Команда, возглавляемая Институтом биоинженерии Каталонии (IBEC) и Западно-Китайской больницей Сычуаньского университета (WCHSU), в сотрудничестве с партнерами из Великобритании, сообщает о нанотехнологическом подходе, который позволяет обратить вспять болезнь Альцгеймера на мышиных моделях. Вместо использования наночастиц в качестве пассивных носителей, исследователи разработали биоактивные наночастицы, которые функционируют как “супрамолекулярные лекарственные средства”. Лечение направлено на восстановление гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) - сосудистой системы, которая поддерживает внутреннюю среду мозга. Восстановив этот барьер, животные продемонстрировали обратное развитие болезни Альцгеймера.
Мозг потребляет около 20% энергии организма у взрослых и до 60% у детей. Эта энергия поступает через исключительно плотную сосудистую сеть, в которой каждый нейрон снабжается собственным капилляром. Имея примерно миллиард капилляров, мозг полагается на здоровую сосудистую сеть, чтобы поддерживать свои функции и противостоять болезням. Эти наблюдения подтверждают связь между здоровьем сосудов и такими состояниями, как деменция и болезнь Альцгеймера, при которых повреждение сосудистой системы тесно связано.
Гематоэнцефалический барьер - это клеточный и физиологический барьер, который отделяет ткани мозга от циркулирующей крови, помогая блокировать патогены и токсины. Исследователи показали, что, действуя по определенному механизму, вредные “отработанные белки”, вырабатываемые в мозге, могут преодолевать этот барьер и попадать в кровоток. При болезни Альцгеймера β-амилоид (Aβ) является основным белком-отходом, и его накопление нарушает функцию нейронов.
Команда работала с мышиными моделями, сконструированными таким образом, чтобы вызвать избыточную выработку Aβ и выраженное снижение когнитивных функций, что отражает признаки болезни Альцгеймера. Животные получали три дозы супрамолекулярных препаратов с последующим регулярным наблюдением. “Всего через 1 час после инъекции мы наблюдали снижение количества Aβ в головном мозге на 50-60%”, - объясняет Джуньян Чен, первый соавтор исследования, научный сотрудник Западно-Китайской больницы Сычуаньского университета и аспирант Университетского колледжа Лондона (UCL).
Наиболее заметными были результаты лечения. В ходе нескольких тестов на поведение и память, проводившихся в течение нескольких месяцев, животных оценивали на разных стадиях заболевания. В одном примере 12-месячную мышь (что эквивалентно 60-летнему человеку) обработали наночастицами и обследовали через 6 месяцев. К 18-месячному возрасту (сравнимому с поведением 90-летнего человека) его поведение соответствовало поведению здоровой мыши.
“Долгосрочный эффект достигается за счет восстановления сосудистой сети мозга. Мы считаем, что это работает как каскад: когда накапливаются токсичные вещества, такие как бета-амилоид (Aβ), болезнь прогрессирует. Но как только сосудистая сеть снова начинает функционировать, она начинает выводить Aβ и другие вредные молекулы, позволяя всей системе восстановить свой баланс. Примечательно то, что наши наночастицы действуют как лекарственное средство и, по-видимому, активируют механизм обратной связи, который возвращает этот путь выведения к нормальному уровню”, - сказал Джузеппе Батталья, профессор-исследователь ICREA в IBEC, главный исследователь группы молекулярной бионики и руководитель исследования.
При болезни Альцгеймера происходит ключевой сбой в естественном процессе выведения из организма токсичных веществ, таких как Aβ. В нормальных условиях белок LRP1 выполняет роль молекулярного привратника. Он распознает Aβ, связывает его с помощью лигандов и помогает транспортировать его через ГЭБ в кровоток для удаления. Система чувствительна. Если LRP1 связывает слишком много Aβ, транспорт становится перегруженным, и сам LRP1 разрушается в клетках ГЭБ, уменьшая количество доступных переносчиков. Если связывание слишком слабое, транспортный сигнал недостаточен. Любой из этих сценариев приводит к накоплению Aβ в головном мозге.
Супрамолекулярные препараты действуют как переключатели. Имитируя лиганды LRP1, они связывают Aβ, проникают через ГЭБ и запускают удаление токсичных соединений. Когда этот процесс возобновляется, сосудистая сеть восстанавливает свою естественную функцию по очистке от отходов и возвращается к нормальному функционированию.
В этой работе наночастицы сами по себе действуют как терапевтические агенты. Разработанные на основе стратегии молекулярной инженерии “снизу вверх”, они сочетают строго контролируемый размер с определенным количеством поверхностных лигандов, создавая многовалентную платформу с высокоспецифичными взаимодействиями с клеточными рецепторами. Задействуя транспорт рецепторов на клеточной мембране, они обеспечивают новый способ модуляции активности рецепторов. Такая точность обеспечивает эффективное выведение Aβ и помогает восстановить баланс в сосудистой системе, что обеспечивает здоровье мозга.
Эта терапевтическая концепция указывает на будущие клинические стратегии, направленные на устранение сосудистого вклада в развитие болезни Альцгеймера и направленные на улучшение результатов лечения пациентов. “Наше исследование продемонстрировало замечательную эффективность в достижении быстрого выведения Aβ, восстановлении нормальной функции гематоэнцефалического барьера и привело к поразительному устранению патологии Альцгеймера”, - заключает Лорена Руис Перес, исследователь группы молекулярной бионики из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) и доцент Серра Хантер в Университете Каталонии. Барселонский университет (UB).
Институт биоинженерии Каталонии (IBEC). Пер.: PSYCHOL-OK.RU
