Разработана новая стратегия для избирательной доставки терапии в мозг

Исследователи из Центра инноваций в наномедицине (Япония) в сотрудничестве с Токийским университетом открыли новую стратегию для специфического нацеливания на мозг. Подробности опубликованы в Proceedings of the National Academy of Science 23 июля.

Лечение неврологических заболеваний затруднено из-за плохой доставки препаратов через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — высоконепроницаемый клеточный барьер, образованный специализированными эндотелиальными клетками микрососудов мозга. Стратегии на основе нанотехнологий, использующие наномашины с лигандами для связывания с белками ГЭБ, достигли лишь скромного успеха. Проблема в том, что целевые белки также значительно экспрессируются в периферических органах (например, в лёгких и сердце), что приводит к нежелательному накоплению наномашин и побочным эффектам, снижая клиническую перспективу таких методов.

Группа профессора Катаока разработала простую, но неочевидную стратегию, которая превращает главную проблему — высокую непроницаемость эндотелиальных клеток мозга — в решение для специфического таргетинга.

Принцип стратегии

Высокая непроницаемость клеток ГЭБ во многом обусловлена значительно сниженным уровнем эндоцитоза по сравнению с периферическими эндотелиальными клетками. Эту особенность можно использовать, чтобы свободные молекулярные метки селективно задерживались на поверхности клеток ГЭБ, в то время как быстро удалялись (путём эндоцитоза) с поверхности клеток других органов. Таким образом, наномашины, способные эффективно распознавать эти метки, будут нацелены именно на мозг.

Экспериментальное подтверждение

В качестве доказательства концепции использовали антитела против белка PECAM-1 (экспрессируемого в сосудах большинства органов), меченные биотином. Наномашины, декорированные авидином (который прочно связывает биотин), вводили мышам.

• При коротком интервале между инъекцией антител и наномашин последние накапливались преимущественно в лёгких, а также в мозге, сердце и поджелудочной железе.
• При увеличении интервала для удаления антител с поверхности периферических эндотелиальных клеток накопление в лёгких, сердце и поджелудочной железе steadily снижалось, а в мозге оставалось постоянным.
• Через 8 часов наномашины накапливались только в мозге, без увеличения концентрации в периферических органах.

Эта новая двухэтапная стратегия таргетинга открывает путь к преодолению проблемы нежелательного накопления наномашин в периферических органах и повышает потенциал клинического применения нанотехнологических терапий.