Os cientistas revertem os Alzheimer em ratos usando nanopartículas

Uma equipe de pesquisa co-liderada pelo Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC) e pela Universidade Sichuan da China West China (WCHSU), trabalhando com parceiros no Reino Unido, demonstrou uma estratégia de nanotecnologia que reverte a doença de Alzheimer em camundongos.

Ao contrário da nanomedicina tradicional, que depende de nanopartículas como transportadoras de moléculas terapêuticas, essa abordagem emprega nanopartículas bioativas por si só: “medicamentos supramoleculares”. O trabalho foi publicado em Transdução de sinal e terapia direcionada.

Em vez de direcionar diretamente os neurônios, a terapia restaura a função adequada da barreira hematoencefálica (BBB), o guardião vascular que regula o ambiente do cérebro. Ao reparar essa interface crítica, os pesquisadores alcançaram uma reversão da patologia de Alzheimer em modelos animais.

O cérebro é o órgão mais caro do corpo, consumindo 20% da energia em adultos e até 60% em crianças. Essa energia chega através de um vasto suprimento sanguíneo, garantido por um sistema vascular único e denso, onde cada neurônio é nutrido por um capilar.

O cérebro contém aproximadamente um bilhão de capilares, destacando o papel vital da vasculatura cerebral na manutenção da saúde e no combate a doenças. Esses achados destacam o papel crucial da saúde vascular, especialmente em doenças como demência e Alzheimer, onde um sistema vascular comprometido está intimamente ligado.

O BBB é uma barreira celular e fisiológica que separa o cérebro do fluxo sanguíneo para protegê -lo de perigos externos, como patógenos ou toxinas.

A equipe demonstrou que o direcionamento de um mecanismo específico permite que “proteínas de resíduos” indesejáveis ​​produzidas no cérebro passem por essa barreira e sejam eliminadas no fluxo sanguíneo. Na doença de Alzheimer, a principal proteína de “resíduos” é a amilóide-β (Aβ), cuja acumulação prejudica o funcionamento normal dos neurônios.

Os pesquisadores usaram modelos de camundongos que são geneticamente programados para produzir quantidades maiores de proteína Aβ e desenvolver um declínio cognitivo significativo imitando a patologia de Alzheimer. Eles administraram apenas três doses dos medicamentos supramoleculares e depois monitoravam regularmente a evolução da doença.

“Apenas uma hora após a injeção, observamos uma redução de 50 a 60% na quantidade de Aβ dentro do cérebro”, explica Junyang Chen, primeiro co-autor do estudo, pesquisador do Hospital da China Ocidental da Universidade de Sichuan e Ph.D. Aluno da University College London (UCL).

Os dados mais impressionantes foram os efeitos terapêuticos. Os pesquisadores conduziram vários experimentos para analisar o comportamento dos animais e medir seu declínio na memória ao longo de vários meses, cobrindo todos os estágios da doença.

Em um dos experimentos, eles trataram um camundongo de 12 meses (equivalente a um humano de 60 anos) com as nanopartículas e analisaram seu comportamento após seis meses. O resultado foi impressionante: o animal, com 18 meses (comparável a um humano de 90 anos), recuperou o comportamento de um rato saudável.

“The long-term effect comes from restoring the brain’s vasculature. We think it works like a cascade: when toxic species such as amyloid-beta (Aβ) accumulate, disease progresses. But once the vasculature is able to function again, it starts clearing Aβ and other harmful molecules, allowing the whole system to recover its balance,” said Giuseppe Battaglia, ICREA Research Professor at IBEC, Principal Investigador do Molecular Bionics Group e líder do estudo.

“O que é notável é que nossas nanopartículas atuam como um medicamento e parecem ativar um mecanismo de feedback que traz esse caminho de folga de volta aos níveis normais”.

Amilóide-β depuração do cérebro

Na doença de Alzheimer, um dos principais problemas é que o sistema de depuração natural do cérebro para espécies tóxicas como amilóide-β para de funcionar corretamente.

Normalmente, a proteína LRP1 atua como um guardião molecular: reconhece Aβ, se liga a ele através de ligantes e transporta-o pela barreira hematoencefálica na corrente sanguínea, onde pode ser removida. Mas esse sistema é frágil. Se o LRP1 se liga muito bem com Aβ, os entupimentos de transporte e a própria proteína se degradam dentro das células da barreira cerebral, deixando menos “transportadores” LRP1 disponíveis.

Por outro lado, se liga muito pouco, o sinal é muito fraco para desencadear o transporte. Nos dois casos, o resultado é o mesmo: Aβ se acumula dentro do cérebro.

Os medicamentos supramoleculares desenvolvidos neste trabalho agem como um interruptor que redefine o sistema. Ao imitar os ligantes de LRP1, eles podem se ligar a Aβ, atravessar a barreira hematoencefálica e iniciar o processo de remoção de espécies tóxicas do cérebro. Ao fazer isso, eles ajudam a restaurar o papel natural da vasculatura como uma via de limpeza de resíduos e a trazê-lo de volta à função adequada.

Nanopartículas para tratar a Alzheimer

Neste estudo, os pesquisadores introduzem nanopartículas que atuam como medicamentos supramoleculares, agentes terapêuticos por si só, e não portadores de medicamentos.

Projetados com uma abordagem de engenharia molecular de baixo para cima, essas nanopartículas combinam controle de tamanho preciso com um número definido de ligantes de superfície, criando uma plataforma multivalente capaz de interagir com os receptores celulares de uma maneira altamente específica. Ao envolver o tráfico de receptores na membrana celular, eles abrem uma maneira única e nova de modular a função do receptor.

Essa precisão não apenas permite a depuração efetiva do amilóide-β do cérebro, mas também restaura o equilíbrio ao sistema vascular que mantém a função cerebral saudável.

Esse paradigma terapêutico inovador oferece um caminho promissor para o desenvolvimento de intervenções clínicas eficazes, abordando contribuições vasculares para a doença de Alzheimer e, finalmente, aumentando os resultados dos pacientes.

“Nosso estudo demonstrou notável eficácia na obtenção de uma rápida depuração de Aβ, restaurando a função saudável na barreira sanguínea -fábrica e levando a uma reversão impressionante da patologia de Alzheimer”, conclui Lorena Ruiz Perez, o pesquisador do Biário Molecular do Instituto do Instituto de Biologia da Catalia (BEIRAIRA) (BIONIATE SERRIVUTION (BIONERZ) (BIONERON (BIONIATONION (BIONIGNATEL).

O estudo foi uma colaboração entre o Instituto de Bioengenharia de Catalunha (IBEC), Hospital da China Ocidental da Universidade de Sichuan, Hospital Xiamen da China Ocidental da Universidade de Sichuan, University College London, The Xiamen Key Laboratory) de Psychoradiology and Neuromodulation, Universidade de Barcelona, ​​Academia Chinesa de Sciências Mensais e Instituição de Catalão e Catalão e Instituição Catalão e Catalão e Instituição de Catalão e Instituição de Catalão e Catalão.