30.11.2016 19:15 Микропузырьки и ультразвук открывают гематоэнцефалический барьер поступлению лекарств

Непроходимый гематоэнцефалический барьер предотвращает попадание микроорганизмов в наш мозг, однако он также блокирует лекарства, которые могли бы помочь в лечении болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний. Теперь испанскому физику и другим исследователями из Колумбийского университета в США удалось встраивание этих веществ в крошечных липидных пузырьки таким образом, чтобы мог быть использован ультразвук, для высвободить их в определенной области головного мозга, где они необходимы.

Сложный механизм защиты, такой как гематоэнцефалический барьер, который защищает наш мозг от вирусов, бактерий и грибков, фильтруя нашу кровь, может стать нашим худшим врагом, когда речь идет о лечении некоторых заболеваний. Эта «стена» является непреодолимым препятствием для 98% лекарств, которые он рассматривает в качестве патогенов и блокирует их прохождение из крови пациентов в их мозг. Ученые уже много лет пытаются прорваться через этот естественный барьер, но почти ни один из методов, разработанных до настоящего времени (например, внутричерепные инъекции, генная терапия и химическая модификация медикаментов) не смог транспортировать препараты туда, где они необходимы, без их влияния на остальную часть тела и с обратимым воздействием (где барьер открывается и закрывается очень быстро).

Единственный способ, который способен преодолеть все эти условия, основан на использовании ультразвука (звук, частота которого выше, чем диапазон человеческого слуха) после того, как лекарственные средства вводят путем независимой внутривенной инъекции в виде покрытых липидом микропузырьков газа в (которые являются полностью безвредными).

Словно лазер, ультразвук фокусируется на определенной области мозга, где микропузырьки начинают колебаться и увеличиваться в размерах за счет их взаимодействия с акустическими волнами. Когда эти крошечные пузырьки достигают критического размера в 8 микрон, то открывается гематоэнцефалический барьер рядом с ними, позволяя пройти лекарству, циркулирующему в крови.

Этот метод был успешно использован на протяжении более десяти лет, но у него есть недостаток: леканства двигаться через всю систему кровообращения и достигают органов, где они не нужны, вызывая побочных эффектов. Тем не менее, представляется, что ученые в Лаборатории применения ультразвуковой визуализации (Ultrasound Elasticity Imaging Laborator, UEIL) в Колумбийском университете в Нью-Йорке нашли решение.

"Мы сделали шаг вперед, заключив интересующее нас вещество в липидное покрытие микропузырьков. Это делает пребывание вещества приклеенным к микропузырькам и предотвращает его свободную циркуляцию в теле", по словам физика Карлолса Сиера, исследователя из UEIL, который получает грант A Coruna's Berrie Foundation и является ведущим автором статьи об этом новом достижении, опубликованном в журнале Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism.

С помощью этой техники во всем тело создается поток микропузырьков с активным препаратом, прилипшим к ним, но только его высвобождение происходит в области головного мозга, там где это требуется, когда воздействие ультразвука приводит к их разрыву и открытию гематоэнцефалического барьера. "В то же время, он делает все это неинвазивно, обратимо и полностью безопасно", подчеркивает Сиера.

От экспериментов на мышах к испытаниям на людях

До сих пор исследователи доказали эффективность своей техники на мышах. Они выбрали флуоресцентную молекула, называемую 5-додеканол-амино-флуоресцеин (5-dodecanoylaminofluorescein) и подтвердили, что она, поступая в мозг, не затрагивает другие части животного. В то же время, ими были определены пороговые значения акустического воздействия, из-за которого вещество гарантированно достигнет цели в естественных условиях.

"Определение этих параметров означает, что мы можем думать о том, как передать технику людей-пациентов, хотя она сначала должна быть протестирована на обезьянах", - объясняет исследователь, добавив, что "это может быть применено к таким заболеваниям, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона, опухоли головного мозга, инсульт, рассеянный склероз и боковой амиотрофический склероз, где мы ожидаем увидеть очень существенное повышение эффективности лечения и значительное снижение побочных эффектов".

Команда в настоящее время началось применять активные терапевтические соединения для лечения болезни Паркинсона "с многообещающими первоначальными результатами," указывает Сиера, заключив, что "успех этого метода у мышей, и даже у обезьян, не может гарантировать, что это будет эффективным для людей, но если мы будем продолжать, чтобы получить удовлетворительные результаты, то начнутся предварительные клинические испытания на людях".

Ссылка

C. Sierra, C. Acosta, C. Chen, S.-Y. Wu, M. E. Karakatsani, M. Bernal, E. E. Konofagou. Lipid microbubbles as a vehicle for targeted drug delivery using focused ultrasound-induced blood-brain barrier opening. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 2016; DOI: 10.1177/0271678X16652630

Источник: sciencedaily.com