Nova técnica de terapia gênica ultrapassa a barreira hematoencefálica, mostra estudo em ratos

MARCH 4, 2020 - Uma nova técnica usando pequenas bolhas e ondas de ultrassom poderia facilitar o caminho para a terapia genética ser entregue ao sistema nervoso central, sugere um estudo em ratos.

A técnica teve um efeito neuroprotetor nos camundongos, e aqueles tratados para modelar o Parkinson mostraram melhorias nas medidas da função motora, segundo o estudo.

O estudo, "Complexo de microbolhas-lipossomas com fator neurotrófico sensível ao ultrassom: investigação pré-clínica para o tratamento da doença de Parkinson", foi publicado no Journal of Controlled Release.

O Parkinson é caracterizado por uma perda de neurônios produtores de dopamina no cérebro. Uma estratégia terapêutica proposta para combater isso é o uso de fatores neurotróficos - moléculas sinalizadoras que promovem o crescimento e a sobrevivência dos neurônios. Exemplos incluem fator neurotrófico derivado de células da glia (GDNF) e fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), ambos proteínas que são codificadas por genes com o mesmo nome.

Em teoria, esses fatores podem ser administrados terapeuticamente por meio de terapia genética. Em essência, isso envolve a entrega dos genes às células nervosas do cérebro, permitindo que elas produzam mais dessas proteínas e alcancem benefícios terapêuticos.

No entanto, há um problema no uso de terapia gênica que visa células nervosas no cérebro: a barreira hematoencefálica, como o próprio nome sugere, impede que muitas substâncias passem da corrente sanguínea para o sistema nervoso central. Embora isso possa ajudar a proteger o delicado sistema nervoso de danos e infecções, dificulta o direcionamento terapêutico ao cérebro porque é difícil obter compostos terapêuticos (como terapias genéticas) além dessa barreira semipermeável.

Os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica de terapia genética para contornar esse obstáculo, contando com o uso de microbolhas menores que um centésimo de milímetro de diâmetro.

Um gene de interesse é inserido em um lipossomo - uma pequena vesícula feita de lipídios (gorduras) - que por sua vez é anexada à microbolha, que é então injetada na corrente sanguínea. O ultra-som direcionado é então aplicado. Quando as ondas sonoras do ultra-som atingem as microbolhas, elas vibram de forma a empurrar fisicamente a barreira hematoencefálica, criando lacunas que facilitam a entrada da terapia genética no cérebro.

Os pesquisadores testaram seu sistema entregando GDNF, BDNF ou ambos, a camundongos - camundongos saudáveis ​​e camundongos tratados com a neurotoxina MPTP, que é comumente usada para modelar a doença de Parkinson.

Essa administração aumentou significativamente os níveis das respectivas proteínas no cérebro dos ratos. O aumento foi observado apenas quando as microbolhas e o ultra-som foram utilizados; nenhum aumento foi observado em experimentos que excluíram esses componentes. Isso sugere que o sistema funcione conforme o esperado.

No modelo de camundongo de Parkinson, o tratamento com terapia genética com GDNF ou BDNF aumentou a produção de dopamina e moléculas relacionadas, enquanto diminuiu a morte celular entre os neurônios produtores de dopamina. Os ratos tratados também mostraram melhorias significativas em várias medições da função motora.

A combinação de GDNF e BDNF não resultou em benefícios acima daqueles conferidos isoladamente. Os pesquisadores sugeriram que isso pode ocorrer porque colocar os dois genes na mesma terapia, como foi feito, poderia limitar a produção de ambas as proteínas individualmente. “Sob a co-expressão do gene GDNF / BDNF, uma conseqüência potencial é que os níveis de expressão do gene GDNF e BDNF falham em atingir níveis terapêuticos”, eles escreveram.

Outras pesquisas podem otimizar esse sistema, permitindo uma exploração mais detalhada de como esses fatores neurotróficos podem ou não interagir sinergicamente.

No geral, o estudo demonstra o potencial de uma nova estratégia de terapia genética para a entrega de terapias no cérebro.

"Nossos resultados indicam que o portador do gene GDNF ou BDNF [foi] associado a uma correção comportamental significativamente maior e à proteção neuronal dopaminérgica", escreveram os pesquisadores, acrescentando que esse sistema forneceu efeitos neuroprotetores para neurônios comprometidos.

"Esses resultados sugerem que o sistema de administração de genes UTMD [baseado em ultra-som e microbolhas] é uma ferramenta valiosa para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para doenças neurodegenerativas", disseram eles. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Parkinsons News Today.

Cientistas construíram barreira sangue-cérebro em um chip para ajudar a desenvolver neurodrogas, e compreender doenças cerebrais

DECEMBER 23RD, 2016 - Na Universidade Vanderbilt pesquisadores desenvolveram um mímico da barreira hematoencefálica na forma de um dispositivo microfluídico. Para mostrar uma prova de conceito desta tecnologia "órgão-em-chip", a equipe estudou como a inflamação afeta a barreira hematoencefálica continuamente por um longo período de tempo, enquanto abordagens anteriores têm fornecido apenas instantâneos discretos do processo.

O dispositivo é chamado NeuroVascular Unit (NVU) em um chip e consiste de um pequeno espaço separado por uma membrana porosa. No topo da membrana é o lado "cérebro" e o fundo é o lado "sangue". Cada um dos lados tem entrada e saída de tubos impulsionado por microbombas que podem provar o interior e fornecer nutrientes, drogas, patógenos e qualquer outra coisa envolvida em um experimento.

Para realmente criar uma verdadeira barreira hematoencefálica, as células endoteliais humanas são introduzidas no lado do "sangue" após lançar o dispositivo. Em seguida, o fluido é bombeado através da câmara com as células. Curiosamente, as células começam a se alinhar em paralelo com a direção do fluxo, criando uma camada uniforme de células organizadas que se assemelham à estrutura da barreira hematoencefálica. Após dois dias deste, as células são alinhadas e ligadas à membrana que separa as câmaras. O dispositivo é invertido e astrócitos, pericitos e neurônios excitatórios, que também estão presentes na barreira, são então adicionados ao lado "cerebral" do dispositivo. As células recém-adicionadas movem-se lentamente através da membrana que separa as câmaras, interagindo e aderindo às células endoteliais do outro lado, resultando talvez na cópia laboratorial mais próxima da barreira hemato-encefálica.

Aqui está um vídeo Vanderbilt discutindo o novo dispositivo.

Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo, Fonte: MedGadget.

As microbolhas revestidas de gordura podem auxiliar no tratamento de Parkinson ao ultrapassar a barreira hemato-encefálica

DECEMBER 5, 2016 - Cientistas usando microbolhas revestidas de gordura têm possivelmente desenvolvido meio de transportar terapias para a doença de Parkinson diretamente para áreas do cérebro onde são necessários, sem afetar outros órgãos.

O estudo, "microbolhas lipídicas como um veículo para a entrega de drogas orientadas usando ultra-som focalizado induzida para a abertura da barreira hematoencefálica", foi publicado no Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism.

O sistema nervoso central (SNC) é protegido do sistema circulatório sanguíneo por uma barreira muito seletiva chamada barreira hematoencefálica. Sua função é crucial, pois protege o SNC contra vírus, bactérias e fungos e outros agentes nocivos. No entanto, também é impenetrável para medicamentos que visam o cérebro, como aqueles usados ​​para tratar doenças neurodegenerativas como Parkinson e Alzheimer (98% não conseguem vencer esta barreira).

Os cientistas têm tentado penetrar a barreira cérebro-sangue por um longo tempo, e desenvolveram técnicas diferentes - injeções intracranianas, terapia genética e modificação química de certas drogas - mas todos falharam em transportar efetivamente uma droga para onde ela é necessária sem afetar outros órgãos. Agora, o Dr. Carlos Sierra, juntamente com colegas da Universidade de Columbia em Nova York, estão relatando resultados positivos em entregar uma molécula de teste diretamente para o cérebro.

Primeiro, os cientistas injetaram a molécula em microbolhas de gás lipídico revestidas, inofensivas. Em seguida, eles dirigiram o ultra-som em uma região específica do cérebro, fazendo com que as microbolhas que chegavam lá do sistema circulatório oscilassem e aumentassem de tamanho. Quando as bolhas atingem 8 mícrons, o ultra-som faz com que se rompam e abram a barreira hemato-encefálica, permitindo que o tratamento passe.

"Nós demos um passo adiante, incorporando a substância que estamos interessados ​​no revestimento lipídico das microbolhas. Isso faz com que a substância fique aderida às microbolhas e impede que ela circula livremente pelo corpo", disse Sierra, um físico e principal autor do estudo, em um comunicado de imprensa.

"Ele faz tudo isso, sendo não invasivo, reversível e completamente seguro", acrescentou Sierra.

Este estudo foi realizado usando uma molécula fluorescente colocada em microbolhas revestidas de lipídio introduzidas em ratos, permitindo que os cientistas traçam seu movimento e confirmem se as moléculas entraram no cérebro. As investigações também determinaram os parâmetros corretos, ou limiares de pressão acústica, para a liberação efetiva do fármaco.

"Definir esses parâmetros significa que podemos pensar sobre como transferir a técnica para pacientes humanos, embora ela tenha que ser testada em macacos primeiro", disseram os pesquisadores, acrescentando que "poderia ser aplicado a doenças como Parkinson, Alzheimer, doenças de Huntington, Tumores cerebrais, derrames, esclerose múltipla e esclerose lateral amiotrófica, onde esperamos ver um aumento muito significativo na eficácia do tratamento e uma redução considerável nos efeitos colaterais".

Eles já começaram a testar compostos potencialmente terapêuticos para a doença de Parkinson "com resultados iniciais promissores", disse Sierra.

"O sucesso desta técnica em ratos, e mesmo em macacos, não pode garantir que será eficaz nas pessoas, mas se continuarmos a obter resultados satisfatórios, em seguida, ensaios pré-clínicos em humanos começariam", acrescentou. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Parkinson News Today.