Los ingenieros biomédicos han desarrollado una forma de administrar medicamentos a tipos específicos de neuronas en el cerebro, proporcionando una capacidad sin precedentes para estudiar enfermedades neurológicas al tiempo que prometen una forma más específica de tratarlas.
Los medicamentos son la herramienta de elección para estudiar las conexiones entre las neuronas y continúan siendo el tratamiento principal para la enfermedad neurológica. Pero un inconveniente importante en ambos esfuerzos es que los medicamentos afectan a todos los tipos de neuronas, lo que complica el estudio de cómo los receptores celularesen la sinapsis, la brecha entre las neuronas, funciona en un cerebro intacto y cómo su manipulación puede conducir a beneficios clínicos y efectos secundarios.
Un nuevo método llamado DART Medicamentos restringidos por amarre puede superar estas limitaciones. Desarrollado por investigadores de la Universidad de Duke y el Instituto Médico Howard Hughes, DART ofrece a los investigadores la primera oportunidad de probar qué sucede cuando un medicamento está dirigido exclusivamente a unotipo de célula.
En su estudio inaugural, DART revela cómo las dificultades de movimiento en un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson son controladas por el receptor AMPA AMPAR, una proteína sináptica que permite a las neuronas recibir señales entrantes rápidas de otras neuronas en el cerebro. Los resultadosrevelar por qué fracasó un ensayo clínico reciente de un fármaco bloqueador de AMPAR y ofrecer un nuevo enfoque para usar el medicamento.
El artículo apareció en línea el 7 de abril de 2017 en la revista ciencia .
"Este estudio marca un hito importante en la neurofarmacología del comportamiento", dijo Michael Tadross, profesor asistente de ingeniería biomédica, que está en el proceso de trasladar su laboratorio del Campus de Investigación Janelia del HHMI a Duke. "Las ideas que obtuvimos al estudiar el Parkinsonlos ratones fueron inesperados y no pudieron haberse obtenido con ningún método anterior "
DART funciona mediante la programación genética de un tipo de célula específico para expresar una especie de baliza GPS. La "baliza" es una enzima prestada de bacterias que es inerte; no hace más que sentarse en la superficie celular. Nada, es decir,hasta que los investigadores entreguen medicamentos cargados con un dispositivo especial de referencia.
Los investigadores administran estos medicamentos en dosis tan bajas que no afectan a otras células. Sin embargo, debido a que el sistema de referencia es tan eficiente, el medicamento es capturado por la superficie de las células marcadas, acumulándose en minutos a concentraciones de 100 a 1,000 vecesmás alto que en cualquier otro lugar.
En un experimento con un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson, Tadross y sus colegas conectaron la señal de señalización a dos tipos de neuronas que se encuentran en los ganglios basales, la región del cerebro responsable del control motor. Un tipo, denominado D1Se cree que las neuronas dan un comando "ir". Se cree que las otras, denominadas neuronas D2, hacen exactamente lo contrario, proporcionando comandos para detener los movimientos.
Al usar DART, Tadross entregó un fármaco que bloquea AMPAR solo a las neuronas D1, solo a las neuronas D2, o ambas. Cuando se administraron a ambos tipos de células simultáneamente, los medicamentos mejoraron solo uno de varios componentes de la disfunción motora, reflejando la falta de brillo.resultados de ensayos clínicos recientes en humanos. El equipo descubrió que administrar el medicamento solo a las neuronas D1 / "ir" no hizo absolutamente nada. Sorprendentemente, sin embargo, al dirigir el mismo medicamento a las neuronas D2 / "detener", los movimientos de los ratones se volvieron másfrecuente, más rápido, fluido y lineal, en otras palabras, mucho más cerca de lo normal.
Si bien el medicamento impide que las neuronas reciban ciertas señales entrantes, no las apaga por completo. Este matiz es particularmente importante para un subconjunto de las neuronas D2 que tienen dos formas prominentes de activación. Con DART, estos componentes podrían manipularse por separado, proporcionando la primera evidencia de que los déficits motores de Parkinson son atribuibles al componente de disparo basado en AMPAR en estas células. Tadross dijo que este nivel de matiz no podría haberse obtenido con métodos previos específicos del tipo de célula que apagan completamente las neuronas.
"Ya en nuestro primer uso de DART, hemos aprendido algo nuevo sobre la base sináptica de la disfunción del circuito en la enfermedad de Parkinson", dijo Tadross. "Hemos descubierto que atacar un receptor específico en tipos específicos de neuronas puede conducir amejoras sorprendentemente potentes "
Tadross ya está investigando cómo este descubrimiento podría traducirse en una nueva terapia al administrar medicamentos a estas neuronas a través de una técnica viral emergente. También está comenzando a trabajar para desarrollar una versión de DART que no necesite la baliza de referencia genéticamente agregada para funcionar.Ambos esfuerzos requerirán años de investigación antes de ver fructificar, pero eso no detiene a Tadross.
"Con demasiada frecuencia en la ciencia básica, se desarrollan enfoques que 'algún día' pueden hacer una diferencia en la salud humana", dijo. "En Duke, hay un énfasis palpable en proporcionar nuevos tratamientos a las personas lo más rápido posible. IEstoy muy emocionado de que en este entorno, mi laboratorio pueda trabajar en colaboración con científicos, médicos y biotecnología para resolver los desafíos del mundo real involucrados ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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