La maggior parte dei farmaci per le malattie del sistema nervoso centrale non riesce a raggiungere il cervello. Le nanoparticelle in grado di attraversare la barriera emato-encefalica sono un vettore promettente.
Il rilascio di farmaci al cervello è ostacolato dalla barriera emato-encefalica (BBB), che fino ad oggi rimane impermeabile alla maggior parte dei farmaci. Un approccio alternativo per il trattamento delle condizioni cerebrali, tra cui la neurodegenerazione e l’ictus, consiste nello stimolare le cellule staminali neurali endogene (NSC) nel cervello con agenti terapeutici. Le NSC hanno il potenziale per proliferare e differenziarsi in neuroni e glia, rigenerando il cervello e ripristinando la funzione del sistema nervoso.
Nanomateriali per la somministrazione di farmaci
Il progetto NANOSTEM , finanziato dall’UE , ha proposto di utilizzare i nanomateriali per il caricamento e la consegna di terapie NSC. NANOSTEM ha reclutato 14 ricercatori in fase iniziale che hanno intrapreso la ricerca con il sostegno delle azioni Marie Skłodowska-Curieprogramma. «Il nostro obiettivo era sintetizzare vari nuovi nanomateriali in grado di fornire terapie attraverso il BBB e mirare alle NSC», spiega la coordinatrice del progetto Marina Resmini. Questi includevano sistemi polimerici come micelle e nanogel sensibili alla temperatura, nonché nanotubi d’oro sensibili alla luce nel vicino infrarosso. Inoltre, sono state esplorate nanostrutture di DNA a base di aptameri e anche vescicole extracellulari per la somministrazione di farmaci. Dopo la loro ampia caratterizzazione, questi nanomateriali sono stati convalidati per il loro potenziale di attraversare il BBB. La permeazione della BBB è stata facilitata dalle piccole dimensioni delle nanoparticelle o dall’aumento della loro affinità verso i recettori della transferrina. Per visualizzare la loro capacità di permeazione, le nanoparticelle sono state ulteriormente funzionalizzate con tag fluorescenti. Inoltre, i ricercatori hanno testato le formulazioni più promettenti in vivo in modelli di zebrafish e topi. Le nanoparticelle iniettate nel pesce zebra hanno permeato il BBB nel cervello, mentre gli studi condotti sui topi hanno dimostrato la capacità di una nanoformulazione di indurre la proliferazione delle NSC.
Corona proteica e come evitarla
Una delle principali sfide associate allo sviluppo di nanoparticelle per la somministrazione di farmaci è l’attaccamento delle proteine una volta che entrano nel sistema sanguigno. Questo strato di molecole è noto come corona proteica e include proteine che sono attaccate in modo lasco o irreversibile alle nanoparticelle. La formazione della corona proteica ha il potenziale per modificare la morfologia e le proprietà delle nanoparticelle e pertanto deve essere studiata attentamente. I ricercatori hanno dato particolare enfasi alla chimica superficiale e alla morfologia delle nanoparticelle, per capire come l’interazione con entità biologiche come proteine e lipidi possa influenzare la formazione della corona proteica.
Modelli di barriera emato-encefalica in vitro
Un modello BBB è utile per valutare l’efficacia e i meccanismi di trasporto di vari farmaci del sistema nervoso centrale (SNC). Tuttavia, i formati dei modelli esistenti richiedono grandi quantità di materiale biologico e reagenti costosi, che ne vietano l’uso diffuso. I ricercatori di NANOSTEM hanno miniaturizzato un modello già stabilito in un formato a 96 pozzetti utilizzando una tecnologia automatizzata. Ciò ha ridotto il volume dei composti necessari e aumentato i parametri sperimentali che potevano essere analizzati allo stesso tempo. È stata inoltre eseguita un’ulteriore ottimizzazione utilizzando diversi tipi di celle per estendere le prospettive del modello BBB. Il consorzio ha anche messo a punto un protocollo per un modello BBB alternativo che si basa sulla coltura di tre tipi di cellule, vale a dire cellule endoteliali, periciti e astrociti. Il modello è stato convalidato misurando il trasporto di nanogel. Secondo Resmini: “I nostri modelli BBB in vitro costituiscono potenti strumenti per studi di scoperta di farmaci in fase iniziale per identificare composti efficaci contro le malattie del sistema nervoso centrale”.
Fonte : Cordis
