Jasne nanocząsteczki doskonale sprawdzają się przy leczeniu urazów mózgu
Urazowe uszkodzenie mózgu jest jedną z najczęstszych przyczyn zgonów, zwłaszcza wśród dzieci i młodych ludzi. Urazy mogą wystąpić w wyniku uderzenia w głowę lub nagłego ruchu, który powoduje wstrząśnienie mózgu. Jednym z powodów ich powszechności jest to, że mogą się one przydarzyć w wielu sytuacjach, od zwykłego upadku po wypadek samochodowy. „Mózg jest zamknięty w swego rodzaju pudełku”, wyjaśnia koordynator projektu NEUROTARGET Nikolaus Plesnila, profesor z dziedziny doświadczalnych badań nad udarem mózgu na Uniwersytecie Ludwiga-Maksymiliana w Monachium (Niemcy). „Oznacza to, że nie ma tam specjalnie miejsca na zwiększenie jego objętości. Kiedy po urazie powstaje obrzęk, istnieje ryzyko ściśnięcia naczyń krwionośnych, co spowoduje zatrzymanie dopływu krwi do mózgu. To zaś może prowadzić nawet do śmierci”. Dla neuronaukowców kluczowym wyzwaniem pozostaje zrozumienie tego, co dzieje się w tej zamkniętej przestrzeni bez jej otwierania. Równie trudno przewidzieć, jak rozwinie się uraz mózgu. Niektórzy pacjenci nie doznają długotrwałych uszkodzeń, inni mogą doświadczyć w późniejszym okresie życia spowolnienia mowy i zmian nastroju.
Błyskotliwy pomysł
Jednym z obszarów badań klinicznych w leczeniu urazowego uszkodzenia mózgu jest wykorzystanie nanocząstek do dostarczania leków bezpośrednio do mózgu. Kluczową zaletą tego rozwiązania jest to, że maleńkie cząsteczki są w stanie przekroczyć barierę krew–mózg, błonę komórkową, która ściśle reguluje, co dociera do mózgu. „Niewiele jednak wiadomo o stojącym za tym mechanizmie”, mówi Igor Khalin, stypendysta działań „Maria Skłodowska-Curie” pracujący na Uniwersytecie Ludwiga-Maksymiliana w Monachium. „Wiemy, jaki lek wstrzykujemy, i widzimy, czy wpływa on na działanie neuronów. Ale co zachodzi w międzyczasie? Jak działa bariera krew–mózg?”. Aby odpowiedzieć na to pytanie, w ramach projektu NEUROTARGET opracowano nowe techniki pomagające neuronaukowcom zobaczyć, co dzieje się w mózgu. Khalin połączył wiedzę zespołu laboratorium neurologicznego Plesnili z najnowszymi badaniami w biofotonice. „Pomyślałem, że warto połączyć te dwie dziedziny”, wyjaśnia. „Postanowiłem wykorzystać puste w środku nanocząsteczki i napełnić je jasnym materiałem biofotonicznym”.
Przekraczanie bariery
Po wstrzyknięciu nanocząsteczek do tkanki zespół był w stanie śledzić ich ruch, gdy przekraczały barierę krew–mózg. „Technika, którą zaproponował Igor, działa jak latarka w lesie w nocy”, zauważa Plesnila. „Z daleka źródło światła wydaje się ogromne, ale kiedy podejdziesz bliżej, widzisz, że latarka jest w rzeczywistości mała, a ty obserwujesz jedynie poświatę wokół”. Wprawdzie nanocząstki same w sobie są zbyt małe, by można je było zobaczyć pod konwencjonalnym mikroskopem, ale neuronaukowcy mogą śledzić emitowane przez nie światło za pomocą fluorescencji dwufotonowej. „Udało się nam pokazać po raz pierwszy, jak śledzić te nanocząsteczki”, mówi Plesnila. Możliwość śledzenia nanocząstek od wstrzyknięcia do dotarcia do mózgu otwiera przed nauką ogromne możliwości. Na przykład neuronaukowcy mogą wykorzystać tę technikę do oceny, kiedy i gdzie dokonywać wstrzyknięcia najskuteczniej oraz do lepszego zrozumienia zachowania bariery krew–mózg. „Kolejne kroki obejmują przeniesienie naszych wyników w środowisko kliniczne”, dodaje Plesnila. „Chcemy wprowadzić do cząsteczek leki, aby zrozumieć, jak dokładniej lokalizować urazy mózgu. Miejmy nadzieję, że doprowadzi nas to do opracowania lepszych metod leczenia”. Plesnila i jego zespół rozważają również wykorzystanie biokompatybilnych, biodegradowalnych nanocząsteczek, które po dostarczeniu leków rozpuszczałyby się w organizmie w sposób naturalny.
Słowa kluczowe
NEUROTARGET, nanocząstki, mózg, czaszka, uraz, biofotonika, neuron, neurologiczny
