Преодолеть гематоэнцефалический барьер: подробности
Новый метод адресной доставки лекарственных препаратов при болезни Альцгеймера
LifeSciencesToday gо материалам University of Oxford:
New method delivers Alzheimer’s drug to the brain
Ученые Оксфордского университета разработали новый метод доставки сложных лекарственных препаратов непосредственно в мозг – необходимый этап в разработке методов лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона, болезни двигательных нейронов и мышечной дистрофии.
Эти заболевания оказали достойное сопротивление всем совершенным за последние 50 лет попыткам разработать новые препараты, способные замедлить или остановить их развитие, что в значительной степени объясняется сложностью доставки лекарственных препаратов в мозг.
Ученые успешно отключили причастный к развитию болезни Альцгеймера ген в мозге мышей, используя для этого экзосомы – мельчайшие частицы, естественно выделяемые клетками. Введенные в кровь экзосомы способны перенести лекарственный препарат в мозг через обычно непроницаемый гематоэнцефалический барьер.
Экзосомы, показанные на этой электронной микрофотографии, – мельчайшие капсулы, вырабатываемые большинством клеток организма в различных количествах. Эти природные наночастицы считаются одним из средств межклеточной коммуникации и взаимодействия клеток с иммунной системой организма. Оторвавшись от наружных стенок клеток, экзосомы могут нести различные клеточные сигналы и генетическую информацию.
Хотя полученные результаты значительны и перспективны, перед тем как эта новая форма доставки лекарственных препаратов может быть испытана на людях в клинических условиях, должен быть предпринят целый ряд шагов. Исследование, частично финансируемое компанией Muscular Dystrophy Campaign, опубликовано в журнале Nature Biotechnology (Delivery of siRNA to the mouse brain by systemic injection of targeted exosomes).
«Это серьезные и впечатляющие результаты. Впервые новое «биологическое» лекарство эффективно доставлено через гематоэнцефалический барьер в мозг», – комментирует работу ее руководитель доктор Мэттью Вуд (Matthew Wood), (кафедра физиологии, анатомии и генетики Оксфордского университета).
За последнее время был разработан ряд лекарственных препаратов, основанных на антителах, пептидах и молекулах РНК и ориентированных на определенные аспекты заболеваний. Однако, показывая хорошие результаты в лаборатории, они не могут проявить себя в клинических условиях из-за невозможности их доставки в нужную ткань организма.
В настоящее время доставка в мозг любого препарата такого типа требует привлечения нейрохирургии. Ничто из того, что введено внутривенно, не сможет попасть из крови в мозг.
«Основным препятствием к использованию таких препаратов является их доставка», – объясняет доктор Вуд. Эта проблема еще более усложняется, если речь идет о доставке лекарственных препаратов в мозг, так как гематоэнцефалический барьер задерживает большинство находящихся в крови веществ.
Ученые из Оксфорда решили адаптировать для доставки геннотерапевтических средств естественные экзосомы. Они использовали РНК-последовательность, выключающую ген, причастный к болезни Альцгеймера.
«Это первый случай, когда эта природная система использована для доставки лекарственных препаратов», – говорит доктор Вуд.
Для того чтобы метод работал, нужно загрузить экзосомы лекарственным средством – молекулами РНК. Но помимо этого экзосомы должны быть сориентированы на ткани-мишени организма.
Прежде всего, ученые получили и очистили экзосомы из мышиных клеток. Затем они разработали и запатентовали новые методы введения молекул РНК в экзосомы и добавления в их оболочку белковых элементов, позволяющих наночастицам выбирать в качестве мишени нервные клетки.
Инъецированные в кровь мышей экзосомы пересекли гематоэнцефалический барьер и попали в мозг. Находясь там, РНК оказались способны выключить ген, причастный к образованию «неправильного» белка, характерного при болезни Альцгеймера. Это привело к 60-процентному снижению уровня проблемного фермента, кодируемого данным геном.
Для реализации терапевтического потенциала основанных на РНК лекарственных препаратов должны быть разработаны эффективные, тканеспецифические и неиммуногенные методы их доставки. Экзосомы – эндогенные нановезикулы, переносящие молекулы РНК и белков, могут доставлять короткие интерферирующие (si) РНК в мозг мышей. Для снижения иммуногенности для выработки экзосом использованы собственные дендритные клетки мышей. Таргетинг был достигнут за счет инжиниринга дендритных клеток, направленного на экспрессию Lamp2b, мембранного белка экзосом, слитого со специфическим для нейронов пептидом RVG. Очищенные экзосомы были загружены экзогенными siРНК методом электропорации. Введенные внутривенно RVG-ориентированные экзосомы доставили GAPDH siРНК в нейроны, микроглию, олигодендроциты головного мозга, приведя к специфическому нокауту генов. На мышах дикого типа терапевтический потенциал доставки siРНК с помощью экзосом продемонстрирован значительным снижением выработки мРНК (60%) и белка (62%) BACE1 – терапевтической мишени при болезни Альцгеймера. (Из аннотации к статье). (Рисунок: nature.com)
«Мы показали, что естественная система может быть использована для доставки лекарственных препаратов через гематоэнцефалический барьер», – комментирует результаты доктор Вуд. «Мы считаем, что эту технологию можно использовать для лечения болезней Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и болезни двигательных нейронов. Все что нужно, это разные РНК».
Следующим этапом работы будет проверка экзосом на мышиной модели болезни Альцгеймера с целью выяснения, влияет ли их введение на развитие заболевания.
До проведения клинических испытаний экзосом на людях необходимо провести тесты на их безопасность и найти оптимальные дозы и схемы введения.
За последние 50 лет ученые убедились в том, что ни одно из этих заболеваний невозможно вылечить стандартными препаратами.
«Новые лекарства разработаны на основе сложных биологических молекул – антител, пептидов и РНК, но все они требуют новых методов доставки», – заключает доктор Вуд. «Эти природные наночастицы будут назначаться внутривенно, а возможно, и внутрь, и, тем не менее, достигнут мозга».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
25.03.2011