Ранее разработанные подходы для доставки терапевтических средств в мозг после ЧМТ основаны на коротком промежутке времени после физической травмы головы, когда ГЭБ временно нарушается. Однако после того, как ГЭБ восстановят в течение нескольких недель, врачам не хватает инструментов для эффективной доставки лекарств.
«Очень сложно доставить через ГЭБ терапевтические агенты как с малыми, так и с большими молекулами», – сказал автор-корреспондент Нитин Джоши, доктор философии, младший биоинженер Центра наномедицины отделения анестезиологии, периоперационной и обезболивающей медицины Бригама. «Наше решение заключалось в том, чтобы инкапсулировать терапевтические агенты в биосовместимые наночастицы с точно сконструированными поверхностными свойствами, которые позволили бы их терапевтически эффективный перенос в мозг, независимо от состояния ГЭБ."
Технология может позволить врачам лечить вторичные травмы, связанные с ЧМТ, которые могут привести к болезни Альцгеймера, Паркинсона и другим нейродегенеративным заболеваниям, которые могут развиваться в течение последующих месяцев и лет после заживления ГЭБ.
«Возможность доставлять агенты через ГЭБ при отсутствии воспаления была своего рода святым Граалем в этой области», – сказал соавтор исследования Джефф Карп, доктор философии, из отделения анестезиологии, периоперационной и обезболивающей медицины Бригама. «Наш радикально простой подход применим ко многим неврологическим расстройствам, когда желательна доставка терапевтических агентов в мозг."
Ребекка Манникс, доктор медицины, магистр здравоохранения отделения неотложной медицины Бостонской детской больницы и соавтор исследования, также подчеркнула, что ГЭБ подавляет доставку терапевтических агентов в центральную нервную систему (ЦНС) для широкого спектра заболеваний. острые и хронические заболевания. «Технология, разработанная для этой публикации, может позволить доставлять большое количество разнообразных лекарств, включая антибиотики, противоопухолевые препараты и нейропептиды», – сказала она. "Это может изменить правила игры для многих заболеваний, которые проявляются в ЦНС."
В качестве терапевтического средства, использованного в этом исследовании, использовалась небольшая молекула интерферирующей РНК (миРНК), разработанная для ингибирования экспрессии тау-белка, который, как полагают, играет ключевую роль в нейродегенерации. Поли (молочная и гликолевая кислота) или PLGA, биоразлагаемый и биосовместимый полимер, используемый в нескольких существующих продуктах, одобренных U.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, использовалось в качестве основного материала для наночастиц.
Исследователи систематически разрабатывали и изучали поверхностные свойства наночастиц, чтобы максимизировать их проникновение через неповрежденный, неповрежденный ГЭБ у здоровых мышей. Это привело к идентификации уникальной конструкции наночастиц, которая максимизировала транспорт инкапсулированной миРНК через интактный ГЭБ и значительно улучшала захват клетками мозга.
Снижение экспрессии тау-белка на 50% наблюдалось у мышей с ЧМТ, которые получали миРНК против тау-белка через новую систему доставки, независимо от того, вводили ли препарат в пределах или за пределами временного окна нарушенного ГЭБ.
Напротив, тау-белок не пострадал у мышей, которые получали миРНК через обычную систему доставки.
«Помимо демонстрации полезности этой новой платформы для доставки лекарств в мозг, в этом отчете впервые устанавливается, что систематическая модуляция химического состава поверхности и плотности покрытия может быть использована для регулирования проникновения наночастиц через биологические барьеры с плотным контактом, – сказал первый автор Вэнь Ли, доктор философии из отделения анестезиологии, периоперационной медицины и медицины боли.
Помимо нацеливания на тау, исследователи проводят исследования по атаке альтернативных целей с использованием новой платформы доставки.
«Что касается клинического перевода, мы хотим выйти за рамки тау, чтобы подтвердить, что наша система поддается другим целям», – сказал Карп. «Мы использовали модель TBI для изучения и разработки этой технологии, но практически любой, кто изучает неврологические расстройства, может найти в этой работе пользу. У нас определенно есть своя работа, но я думаю, что это дает нам значительный импульс для продвижения к нескольким терапевтическим целям и быть в состоянии перейти к испытаниям на людях."