El cerebro está compuesto por miles de millones de neuronas, células vulnerables que requieren un entorno protector para funcionar correctamente. Este entorno delicado está protegido por 400 millas de vasculatura especializada diseñada para limitar las sustancias que entran en contacto con el cerebro. Este cerebro sanguíneoLa barrera es esencial para proteger el órgano de toxinas y patógenos, pero en el contexto de la enfermedad neurológica, la barrera "se convierte en su peor enemigo", dice Anne Eichmann, PhD, profesora de Medicina Cardiología y profesora de fisiología celular y molecular.ya que también bloquea el paso de fármacos terapéuticos.
Durante años, el objetivo de los neurocientíficos y biólogos vasculares ha sido encontrar la fórmula mágica para abrir y volver a sellar temporalmente la barrera para la administración de fármacos. Ahora, el equipo de Eichmann ha desarrollado un anticuerpo como herramienta para abrir la barrera hematoencefálica.durante un par de horas a la vez, lo que permite la administración de medicamentos a un cerebro enfermo.El equipo publicó sus hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza el 4 de marzo.
"Esta es la primera vez que descubrimos cómo controlar la barrera hematoencefálica con una molécula", dice Eichmann, quien es el autor principal del estudio.
El desarrollo y el mantenimiento de la barrera hematoencefálica dependen de lo que se llama la vía de señalización Wnt, que regula una serie de procesos celulares cruciales. El equipo de Eichmann trató de averiguar si esta vía podría modularse para abrir la barrera "en-demanda."
Cuando Kevin Boyé, asociado postdoctoral en Yale y primer autor del estudio, se unió al laboratorio de Eichmann en 2017, eligió estudiar una molécula conocida como Unc5B, un receptor de membrana endotelial expresado en las células endoteliales de los capilares. Descubrió que sieliminó este receptor en ratones, murieron temprano en su desarrollo embrionario porque su vasculatura no se formó correctamente, lo que indica que era una molécula importante en el desarrollo vascular. También descubrió que una proteína conocida como Claudin5, que es importante para crearlas uniones estrechas entre las células endoteliales de la barrera hematoencefálica también se redujeron significativamente. Esto hizo que el equipo se diera cuenta de que el receptor podría ser importante para mantener esta barrera.
Anteriormente, no había un vínculo conocido entre Unc5B y la vía de señalización de Wnt. A través de este nuevo estudio, el equipo descubrió que el receptor Unc5B controla la vía, funcionando como un regulador aguas arriba.
Boyé luego fue un paso más allá y eliminó el receptor en ratones adultos con una barrera hematoencefálica ya establecida, y descubrió que la barrera permanecía abierta en ausencia del receptor. A continuación, quería determinar qué ligandos, cuálesse unen a los receptores y envían señales entre o dentro de las células, eran responsables del efecto de barrera. Descubrió que un ligando, Netrin-1, también causaba un defecto en la barrera sanguínea cuando se eliminaba.
A continuación, el equipo desarrolló un anticuerpo que podía impedir que Netrin-1 se uniera a su receptor. Al inyectar el anticuerpo, el equipo pudo interrumpir la vía de señalización de Wnt, lo que provocó que la barrera hematoencefálica se abriera temporalmente a pedido.
"Fue un viaje bastante fascinante, especialmente el desarrollo de nuestros anticuerpos bloqueadores", dice Boyé. "Y ver que podemos abrir la barrera hematoencefálica de una manera muy sensible al tiempo para promover la administración de fármacos".
Debido a que la barrera hematoencefálica bloquea la entrada a todas las moléculas pequeñas, excepto a un pequeño subconjunto, las afecciones neurológicas como el Alzheimer, la esclerosis múltiple, los tumores cerebrales y la depresión son extremadamente difíciles de tratar. Tener control sobre la barrera será útil para el futuroempresas de administración de fármacos El equipo aún no ha identificado ninguna complicación potencial, pero planea evaluar la eficacia y la toxicidad potencial del anticuerpo en investigaciones posteriores.
"Esto allana el camino para una investigación básica más interesante sobre cómo el cuerpo construye una barrera tan estrecha para proteger sus neuronas y cómo se puede manipular con fines de administración de fármacos", dice Eichmann. "Y luego también existe la posibilidad de utilizar esto comouna plataforma de entrega para que las drogas penetren en el cerebro".
En estudios futuros, el equipo espera entender cómo aplicar sus hallazgos a la administración de quimioterapia para tratar tumores cerebrales. Actualmente también están trabajando para ver si pueden aplicar su anticuerpo a otras regiones del sistema nervioso central fuera del cerebro.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Yale. Original escrito por Isabella Backman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
referencia de diario:
Citar esta página:
Explora el últimas investigaciones científicas sobre el sueño y los sueños en este curso gratuito en línea de Nuevo científico-Regístrese ahora >>>
Visita Nuevo científico for more global science stories >>>