Un pez parásito sin mandíbula podría ayudar a abrir el camino a tratamientos más efectivos para múltiples dolencias cerebrales, como cáncer, traumatismos y accidentes cerebrovasculares.
Un desafío importante en el tratamiento del cáncer y otros trastornos cerebrales es garantizar que los medicamentos alcancen sus objetivos. Un equipo de ingenieros biomédicos y clínicos-científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de Texas en Austin tomaron prestadas moléculas del sistema inmunitariosistema de la lamprea marina parásita para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores cerebrales.
Publicaron sus resultados hoy 15 de mayo de 2019 en la revista Avances científicos .
A diferencia de la mayoría de los medicamentos utilizados actualmente, que se dirigen a características específicas en o dentro de las células individuales en los órganos y tejidos de nuestro cuerpo, las moléculas derivadas de la lamprea apuntan a un objetivo diferente: la matriz extracelular, una malla enredada de proteínas y azúcares que soportay rodea todas las células del cerebro.
Los investigadores creen que las moléculas podrían adaptarse y combinarse con una amplia gama de otras terapias, ofreciendo esperanza para tratar numerosas dolencias cerebrales más allá de los tumores, como la esclerosis múltiple, la enfermedad de Alzheimer o incluso las lesiones traumáticas.
"Este conjunto de moléculas dirigidas parece algo agnóstico a la enfermedad", dice Eric Shusta, profesor de ingeniería química y biológica en UW-Madison. "Creemos que podría aplicarse como una tecnología de plataforma en múltiples condiciones".
La tecnología aprovecha el hecho de que muchas enfermedades interrumpen uno de los mecanismos naturales de defensa del cuerpo: la barrera hematoencefálica, que recubre los vasos sanguíneos del sistema nervioso central y protege al cerebro de posibles amenazas como toxinas circulantes o patógenos.
Muchas drogas, incluidas las moléculas derivadas de la lamprea, no pueden alcanzar objetivos en el cerebro cuando se inyectan en el torrente sanguíneo, porque la barrera hematoencefálica normalmente impide que las moléculas grandes abandonen los vasos sanguíneos en el cerebro.
Sin embargo, en condiciones tales como cáncer cerebral, accidente cerebrovascular, trauma y esclerosis múltiple, la barrera se vuelve permeable dentro y alrededor de las ubicaciones de la enfermedad. Una barrera permeable ofrece un punto de entrada único. Permitirá el acceso a las moléculas de lamprea que se dirigen a la matrizel cerebro y entregan drogas precisamente en el blanco.
"Moléculas como esta normalmente no pueden transportar carga al cerebro, pero en cualquier lugar donde haya una interrupción de la barrera hematoencefálica, pueden enviar medicamentos directamente al sitio de la patología", dice Shusta.
Sabiendo que los tumores cerebrales a menudo causan fugas en la barrera, los investigadores vincularon las moléculas derivadas de la lamprea a una quimioterapia aprobada por la Administración de Drogas y Alimentos llamada doxorrubicina. El tratamiento prolongó la supervivencia en modelos de ratón de glioblastoma, el cáncer cerebral incurable que afectaba a los senadoresJohn McCain y Ted Kennedy.
La estrategia de focalización matricial significa que una amplia variedad de terapias podrían estar vinculadas a las moléculas derivadas de la lamprea. También podrían combinarse con técnicas que abren temporalmente la barrera hematoencefálica en sitios específicos del cerebro. Y es posible que los medicamentos entregados alla matriz podría acumularse a una dosis terapéutica mucho más alta que los medicamentos dirigidos al interior de las células.
"Al igual que el agua que se sumerge en una esponja, las moléculas de lamprea acumularán mucho más del fármaco en la matriz abundante alrededor de las células en comparación con el suministro específico a las células", dice el colaborador John Kuo, científico neurocirujano y profesor de neurocirugía enDell Medical School en la Universidad de Texas en Austin.
Además, las células cerebrales bombean activamente muchos productos químicos, un truco útil para proteger contra compuestos tóxicos, pero un gran dolor de cabeza para lograr dosis terapéuticas efectivas para medicamentos.
Apuntar a la matriz que rodea las celdas evita ese problema de bombeo.
"Esta podría ser una forma de mantener las terapias en su lugar que de otro modo no se acumularían bien en el cerebro para que puedan ser más efectivas", dice Ben Umlauf, un investigador postdoctoral en el grupo de Shusta que aisló las moléculas derivadas de la lamprea.
Las lampreas y los humanos tienen sistemas inmunes similares. Pero en lugar de producir anticuerpos para neutralizar las amenazas así es como las vacunas nos ayudan a protegernos contra el sarampión, producen pequeñas moléculas defensivas en forma de media luna llamadas VLR. Para obtener sus moléculas de suministro de medicamentos, los investigadoreslampreas "vacunadas" con componentes de la matriz extracelular cerebral y luego cazaron a través de miles de VLR para encontrar una que se adhiriera específicamente a la matriz cerebral.
Es importante destacar que, en los estudios con ratones, las moléculas derivadas de la lamprea circulaban por todo el cuerpo sin acumularse en el tejido cerebral sano u otros órganos. Esta entrega dirigida es especialmente importante en los tratamientos contra el cáncer, ya que muchas terapias con frecuencia causan reacciones adversas debilitantes debido a efectos indiscriminadosen células sanas.
En el futuro, los investigadores planean vincular las moléculas que se dirigen a la matriz con medicamentos anticancerígenos adicionales, como los agentes de inmunoterapia que activan el propio sistema inmunitario del paciente para destruir tumores.
También consideran prometedor el uso de las moléculas como herramientas de diagnóstico para detectar la interrupción de la barrera hematoencefálica al vincular los aglutinantes de la matriz con sondas para imágenes avanzadas con escáneres PET o máquinas de resonancia magnética.
Y debido a que las moléculas parecen ser bastante adaptables, los investigadores especulan que muchas otras medicinas para el cerebro podrían ser más efectivas si fueran dirigidas a la matriz.
"Estoy entusiasmado por probar esta estrategia en diferentes sistemas de modelos de enfermedades", dice Kuo. "Hay varios procesos de enfermedades que interrumpen la barrera hematoencefálica y podríamos concebir la entrega de una variedad de terapias diferentes con estas moléculas".
Otros colaboradores en el estudio incluyen a Paul Clark, Jason Lajoie, Julia Georgieva y Samantha Bremner en UW-Madison y Brantley Herrin en la Universidad Emory.
El trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud NS091851 y NS099158 y la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa HDTRA1-15-1-0012 y el Premio del Catalizador del Fideicomiso de Investigación Médica de Falk.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Sam Million-Weaver. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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