La Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts, en Estados Unidos, ha desarrollado pequeñas nanopartículas a base de lípidos que incorporan neurotransmisores para ayudar a transportar fármacos al SNC, moléculas grandes e incluso proteínas de edición genética a través de la barrera hematoencefálica del cerebro.

La innovación, publicada en ‘Science Advances‘, podría superar muchas de las limitaciones actuales encontradas en la administración de medicamentos en el sistema nervioso central, y abre la posibilidad de utilizar una amplia gama de medicamentos que de otro modo no tendrían acceso al cerebro.

“El poder de nuestro método es que es extremadamente versátil y relativamente no disruptivo”, asegura Qiaobing Xu, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Tufts y autor del estudio.

“Podemos entregar una amplia gama de moléculas al empaquetarlas en las nanopartículas a base de lípidos sin modificar químicamente los medicamentos mismos –explica–. También podemos lograr la entrega de fármacos al SNC a través de la barrera hematoencefálica sin alterar la integridad de la barrera”.

Xu advierte de que se necesitan más estudios y ensayos clínicos para determinar la eficacia y la seguridad del método de entrega en humanos.

La barrera hematoencefálica permite que solo un conjunto altamente seleccionado de moléculas pase del torrente sanguíneo al fluido que rodea las neuronas y otras células del cerebro.

La entrega segura y eficaz de moléculas terapéuticas a través de la barrera y hacia el cerebro ha sido un desafío de larga data en medicina.

El tratamiento de los trastornos neurodegenerativos, los tumores cerebrales, las infecciones cerebrales y los accidentes cerebrovasculares se ha visto limitado por la dificultad de administrar de forma segura fármacos de moléculas pequeñas, como péptidos y proteínas, en el cerebro.

Los enfoques actuales, como la inyección directa o la interrupción de la barrera para hacerla “permeable”, están llenos de riesgos, que incluyen infección, daño tisular y neurotoxicidad. El uso de transportes, como virus modificados y anticuerpos monoclonales para llevar carga al cerebro, tiene limitaciones, incluidos el costo de producción y la seguridad.

Otros portadores, como las nanopartículas  y los polímeros, han demostrado ser prometedores, pero las modificaciones necesarias para garantizar la entrega pueden ser complicadas.

Atravesar la barrera hematoencefálica

Los autores del estudio hicieron uso del hecho de que ciertos neurotransmisores tienen el “pasaporte” químico requerido para obtener acceso en todo el cerebro.

Al unir una molécula lipídica al neurotransmisor, el NT-lipidoide resultante son nanopartículas lipídicas (LNP), pequeñas burbujas de lípidos que pueden encapsular otras moléculas, en particular medicamentos.

Los LNP pueden inyectarse por vía intravenosa y llevar los medicamentos a la barrera hematoencefálica, mientras que el NT-lipidoide ayuda a los LNP a transportar los medicamentos, a través de la barrera. Los LNP pueden fusionarse con las neuronas y otras células en el cerebro para entregar su carga terapéutica.

Utilizando los LNP con NT-lipidoide, los investigadores transportaron con éxito al cerebro de un modelo experimental un fármaco antifúngico de molécula pequeña, anfotericina B; macromoléculas que incluyen un oligonucleótido antisentido de Tau, que inhibe la producción de proteína tau relacionada con la enfermedad de Alzheimer, y la proteína de edición génica GFP-Cre.

Los investigadores observaron el efecto de la disminución de la proteína tau, así como la evidencia directa de que la proteína de edición génica ingresa en las neuronas.

Si bien se necesitan más estudios y ensayos clínicos, el método de entrega podría ser un avance significativo en y una aplicación general para la entrega de fármacos al SNC.

Los investigadores de Tufts han descubierto que la adición del NT-lipidoide a muchas variedades de LNP puede hacerlos permeables a la barrera hematoencefálica. Eso significa que los LNP pueden optimizarse para la longitud y la proporción de lípidos para empaquetar medicamentos de diferentes tipos, desde moléculas pequeñas hasta ADN hasta complejos enzimáticos grandes, y luego proporcionar la misma permeabilidad de la barrera hematoencefálica mediante la adición del NT-lipidoide.

“Es simple, efectivo y potencialmente aplicable en términos generales: podemos modificar el contenedor del medicamento y, al agregar el NT-lipidoide, es como pegar una etiqueta de dirección para la entrega al cerebro“, apunta Feihe Ma, estudiante de post-doctorado en el laboratorio de Xu en Tufts.

“Prevemos que podría probarse una amplia gama de terapias neurológicas que anteriormente se consideraban poco prácticas debido a las limitaciones en la entrega”, añaden los autores.