Группа исследователей из Университета штата Орегон (OSU) представила технологию доставки противовоспалительных препаратов через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) с помощью специально разработанных наночастиц. Этот подход может изменить стратегию терапии таких сложных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и кахексия при раке.
Гематоэнцефалический барьер — это плотный слой клеток, который защищает мозг от вредных веществ, но одновременно препятствует проникновению многих лекарств. Он пропускает только необходимые для мозга вещества, такие как кислород и глюкоза, блокируя токсины, патогены и большинство терапевтических агентов. Преодолеть этот барьер — ключевая задача для медицины, особенно когда речь идет о лечении воспалительных процессов в головном мозге.
Исследователи использовали полимерные нанокапсулы размером менее 100 нанометров, функционализированные двумя видами пептидов. Они были протестированы на мышах с раковой кахексией — тяжелым синдромом потери веса и мышечной массы, который развивается при раке яичников, желудка, легких и поджелудочной железы, а также при ряде хронических заболеваний, таких как почечная недостаточность, муковисцидоз, болезнь Крона, ревматоидный артрит и ВИЧ. Кахексия поражает до 80% пациентов с прогрессирующими формами рака и становится причиной смерти в 30% случаев.
Целью нанокапсул стало селективное воздействие на гипоталамус, область мозга, регулирующую температуру тела, циклы сна, гормональное равновесие, эмоции, голод и жажду. Ключевым объектом воздействия стали активированные микроглии — клетки, отвечающие за развитие воспаления в гипоталамусе. В качестве лекарства был использован ингибитор IRAK4 — белка, играющего центральную роль в формировании воспалительной реакции.
«Наше исследование — значительный прорыв», — отметил профессор фармацевтического факультета OSU Олег Таратулa. По его словам, воспаление гипоталамуса критически влияет на нарушение аппетита и обмена веществ у пациентов. «По мере развития кахексии качество жизни, переносимость лечения и шансы на выживание существенно снижаются», — подчеркнул ученый.
Обычная системная доставка противовоспалительных препаратов к гипоталамусу затруднена из-за ограничений ГЭБ. Даже если лекарство проходит барьер, его необходимо направить точно в активированные микроглии. «Наши нанокапсулы обладают двойной системой наведения, и после проникновения в микроглии лекарство высвобождается только при повышении уровня глутатиона внутри клетки», — объясняет Таратулa.
В экспериментах на животных нанокапсулы с ингибитором IRAK4 обеспечили 94-процентное увеличение потребления пищи, способствовали сохранению массы тела и мышц, а также значительно снижали уровень воспалительных маркеров в гипоталамусе. Впервые удалось доказать, что наночастицы могут эффективно доставлять ингибитор IRAK4 в гипоталамус мышей с раковой кахексией.
Технология обладает потенциалом для лечения болезней, связанных с воспалением мозга, включая болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз. «Возможность транспортировать терапевтические средства через ГЭБ и направлять их в микроглии открывает новые возможности для лечения неврологических заболеваний», — отмечает Таратулa.
Результаты опубликованы в журнале Advanced Healthcare Materials.
Изображение носит иллюстративный характер
Гематоэнцефалический барьер — это плотный слой клеток, который защищает мозг от вредных веществ, но одновременно препятствует проникновению многих лекарств. Он пропускает только необходимые для мозга вещества, такие как кислород и глюкоза, блокируя токсины, патогены и большинство терапевтических агентов. Преодолеть этот барьер — ключевая задача для медицины, особенно когда речь идет о лечении воспалительных процессов в головном мозге.
Исследователи использовали полимерные нанокапсулы размером менее 100 нанометров, функционализированные двумя видами пептидов. Они были протестированы на мышах с раковой кахексией — тяжелым синдромом потери веса и мышечной массы, который развивается при раке яичников, желудка, легких и поджелудочной железы, а также при ряде хронических заболеваний, таких как почечная недостаточность, муковисцидоз, болезнь Крона, ревматоидный артрит и ВИЧ. Кахексия поражает до 80% пациентов с прогрессирующими формами рака и становится причиной смерти в 30% случаев.
Целью нанокапсул стало селективное воздействие на гипоталамус, область мозга, регулирующую температуру тела, циклы сна, гормональное равновесие, эмоции, голод и жажду. Ключевым объектом воздействия стали активированные микроглии — клетки, отвечающие за развитие воспаления в гипоталамусе. В качестве лекарства был использован ингибитор IRAK4 — белка, играющего центральную роль в формировании воспалительной реакции.
«Наше исследование — значительный прорыв», — отметил профессор фармацевтического факультета OSU Олег Таратулa. По его словам, воспаление гипоталамуса критически влияет на нарушение аппетита и обмена веществ у пациентов. «По мере развития кахексии качество жизни, переносимость лечения и шансы на выживание существенно снижаются», — подчеркнул ученый.
Обычная системная доставка противовоспалительных препаратов к гипоталамусу затруднена из-за ограничений ГЭБ. Даже если лекарство проходит барьер, его необходимо направить точно в активированные микроглии. «Наши нанокапсулы обладают двойной системой наведения, и после проникновения в микроглии лекарство высвобождается только при повышении уровня глутатиона внутри клетки», — объясняет Таратулa.
В экспериментах на животных нанокапсулы с ингибитором IRAK4 обеспечили 94-процентное увеличение потребления пищи, способствовали сохранению массы тела и мышц, а также значительно снижали уровень воспалительных маркеров в гипоталамусе. Впервые удалось доказать, что наночастицы могут эффективно доставлять ингибитор IRAK4 в гипоталамус мышей с раковой кахексией.
Технология обладает потенциалом для лечения болезней, связанных с воспалением мозга, включая болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз. «Возможность транспортировать терапевтические средства через ГЭБ и направлять их в микроглии открывает новые возможности для лечения неврологических заболеваний», — отмечает Таратулa.
Результаты опубликованы в журнале Advanced Healthcare Materials.
