Nanopartículas para la administración de fármacos en el encéfalo
La administración de fármacos en el encéfalo se ve dificultada por la barrera hematoencefálica (BHE), que sigue siendo impermeable a la mayoría de los fármacos hasta la fecha. Un método alternativo para el tratamiento de afecciones encefálicas, como la neurodegeneración y el accidente cerebrovascular, consiste en estimular las células madre neurales (CMN) endógenas del encéfalo mediante agentes terapéuticos. Las CMN tienen el potencial de proliferar y diferenciarse en neuronas y neuroglía, lo cual regenera el encéfalo y restaura la función del sistema nervioso.
Nanomateriales para la administración de fármacos
El equipo del proyecto NANOSTEM(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso el uso de nanomateriales para la carga y el suministro de tratamientos para las CMN. El equipo de NANOSTEM contrató a catorce investigadores noveles que llevaron a cabo investigaciones con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana). «Nuestro objetivo era sintetizar varios nanomateriales novedosos capaces de transportar tratamientos a través de la BHE y dirigirse a las CNS», explica Marina Resmini, coordinadora del proyecto. Entre ellos, sistemas poliméricos como micelas y nanogeles sensibles a la temperatura, así como nanotubos de oro sensibles a la luz infrarroja cercana. Además, se estudiaron nanoestructuras de ADN basadas en aptámeros y también vesículas extracelulares para la administración de fármacos. Tras su amplia caracterización, se validó el potencial de estos nanomateriales para atravesar la BHE. La permeabilidad de la BHE se vio facilitada por el tamaño reducido de las nanopartículas o por el aumento de su afinidad hacia los receptores de transferrina. Para visualizar su capacidad de permeación, las nanopartículas se funcionalizaron además con etiquetas fluorescentes. Asimismo, los investigadores probaron las formulaciones más prometedoras «in vivo» en modelos de pez cebra y ratón. Las nanopartículas inyectadas en peces cebra permeabilizaron la BHE en el encéfalo, mientras que los estudios realizados en ratones demostraron la capacidad de una nanoformulación para inducir la proliferación de CMN.
La corona de proteínas y cómo evitarla
Uno de los principales retos asociados al desarrollo de nanopartículas para la administración de fármacos es la fijación de las proteínas una vez que penetran el sistema sanguíneo. Esta capa de moléculas se conoce como «corona de proteínas» e incluye proteínas que están unidas de forma débil o irreversible a las nanopartículas. La formación de una corona de proteínas tiene el potencial de cambiar la morfología y las propiedades de las nanopartículas y, por tanto, debe estudiarse atentamente. Los investigadores hicieron especial hincapié en la morfología y química de superficies(se abrirá en una nueva ventana) de las nanopartículas, a fin de entender cómo la interacción con entidades biológicas como las proteínas y los lípidos puede influir en la formación de la corona de proteínas.
Modelos de BHE «in vitro»
Un modelo de la BHE resulta útil para evaluar la eficacia y los mecanismos de transporte de varios fármacos dirigidos al sistema nervioso central (SNC). Sin embargo, los formatos de los modelos existentes requieren grandes cantidades de material biológico y costosos reactivos, lo cual impide su uso generalizado. Los investigadores de NANOSTEM miniaturizaron(se abrirá en una nueva ventana) un modelo ya establecido en un formato de noventa y seis pocillos mediante una tecnología automatizada. Esto redujo el volumen de compuestos necesarios y aumentó los parámetros experimentales que podían analizarse al mismo tiempo. Además, se llevó a cabo una optimización adicional utilizando diferentes tipos de células para ampliar las perspectivas del modelo de BHE. El consorcio también creó un protocolo para un modelo alternativo de BHE basado en el cultivo de tres tipos de células(se abrirá en una nueva ventana), a saber, células endoteliales, pericitos y astrocitos. El modelo se validó mediante la determinación del transporte los nanogeles. Según Resmini: «Nuestros modelos “in vitro” de la BHE constituyen herramientas potentes para los estudios iniciales sobre el descubrimiento de fármacos a fin de identificar compuestos eficaces contra las enfermedades del SNC».
