Microburbujas y ultrasonidos abren la barrera del cerebro para introducir fármacos
La insalvable barrera hematoencefálica impide la entrada de microorganismos en nuestro cerebro, pero también la de medicamentos que podrían ayudar a tratar el párkinson, el alzhéimer y otras enfermedades neurodegenerativas. Ahora un físico español y otros investigadores de la Universidad de Columbia (EE UU) han conseguido colocar esas sustancias en diminutas burbujas lipídicas de tal forma que se pueden liberar, mediante ultrasonidos, justo en el área cerebral donde se necesiten.
SINC
Microburbujas con la sustancia fluorescente en su envuelta lipídica, desde donde se libera a la zona del cerebro deseada por efecto de los ultrasonidos. / UEIL, C. Sierra et al.
Un mecanismo de defensa tan sofisticado como la barrera hematoencefálica, que protege a nuestro cerebro de los virus, bacterias y hongos que se cuelan en la sangre, se puede llegar a convertir en nuestro peor enemigo a la hora de tratar ciertas enfermedades. Este ‘muro’ es un obstáculo insalvable para el 98 % de los fármacos, a los que se considera patógenos y se les bloquea el paso desde el flujo sanguíneo al cerebro de los pacientes.
Los científicos llevan años intentando salvar esta barrera natural, pero casi ninguna de las técnicas desarrolladas hasta ahora –como inyecciones intracraneales, terapia génica o modificación química del medicamento– logran llevar el fármaco allí donde se necesita, sin que afecte al resto del cuerpo y con una acción reversible, es decir, que la barrera se abra y cierre a la mayor brevedad.
Las microburbujas abren la barrera hematoencefálica y liberan el fármaco en una zona del cerebro por el efecto de los ultrasonidos
El único método que ha conseguido superar todas estas condiciones se basa en el uso de ultrasonidos –con una frecuencia por encima del umbral de sonido perceptible por el oído humano– tras el suministro de fármacos y, de forma independiente, una inyección intravenosa de microburbujas –totalmente inocuas– de un gas recubierto de una capa lipídica.
Como si fuera un rayo láser, los ultrasonidos se focalizan hacia una región concreta del cerebro, donde las microburbujas empiezan a oscilar y aumentar su tamaño por su interacción con las ondas acústicas. Cuando estas diminutas burbujas alcanzan un tamaño crítico de 8 micras se abre la barrera hematoencefálica próxima, y así puede entrar el medicamento que circula por la sangre.
Esta técnica se emplea con éxito desde hace más de un década, pero presenta un inconveniente: los fármacos se mueven por todo el sistema circulatorio y llegan a órganos donde no se necesitan, provocando efectos secundarios adversos. Sin embargo, científicos del Ultrasound Elasticity Imaging Laboratory (UEIL) de la universidad neoyorkina de Columbia parecen haber encontrado la solución.
“Hemos dado un paso más, incorporando la sustancia de interés a la capa lipídica de las microburbujas, para que permanezca unida a ellas y no pueda circular libremente por el organismo”, destaca a Sinc el físico Carlos Sierra, investigador en el UEIL con una beca de la Fundación Barrié de A Coruña y autor principal de este nuevo avance, que publica el Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism.
De esta forma las microburbujas viajan por todo el cuerpo con el fármaco potencial adherido, pero solo lo liberan en el lugar del cerebro requerido, cuando se rompen y abren la barrera hematoencefálica por el efecto de los ultrasonidos. “Y todo de manera no invasiva, localizada, reversible y completamente segura”, subraya Sierra.
La sustancia fluorescente adherida a las microburbujas se libera cuando estas se rompen por efecto de los ultrasonidos, revelando la zona del cerebro del ratón donde se abre la barrera hematoencefálica. / UEIL-C. Sierra et al.
De momento los investigadores han probado la eficacia de su técnica con ratones. Han elegido una molécula fluorescente llamada 5-dodecanoylaminfluoresceina, y han confirmado que llegaba a la zona cerebral seleccionada sin afectar a otros partes del animal. Al mismo tiempo, han definido los umbrales de presión acústica a partir de los cuales se garantiza, in vivo, que esta sustancia alcanza su objetivo.
Del experimento con ratones hasta el ensayo con humanos
“La definición de esos parámetros nos permite pensar en la traslación de la técnica a pacientes humanos, aunque antes hay que probarlo en monos”, explica el investigador, quien adelanta: “Se podría aplicar en enfermedades como párkinson, alzhéimer, Huntington, tumores cerebrales, ictus, esclerosis múltiple y esclerosis lateral amiotrófica, donde esperamos un aumento muy significativo en la eficacia de sus tratamientos y una disminución considerable de los efectos secundarios”.
En la actualidad el equipo ya ha empezado a administrar compuestos potencialmente terapéuticos para tratar el párkinson “con resultados preliminares prometedores”, apunta Sierra, quien concluye: “El éxito de esta técnica en ratones, e incluso en monos, no puede garantizar su eficacia en personas, pero si los resultados siguen siendo satisfactorios se iniciarían los ensayos preclínicos en humanos”.
Referencia bibliográfica:
Carlos Sierra, Camilo Acosta, Cherry Chen, Shih-Ying Wu, Maria E. Karakatsani, Manuel Bernal, Elisa E. Konofagou. “Lipid microbubbles as a vehicle for targeted drug delivery using focused ultrasound-induced blood-brain barrier opening”. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism, 2016. Doi: 10.1177/0271678X16652630.
Zona geográfica: Internacional
Fuente: SINC
http://www.agenciasinc.es/Noticias/Microburbujas-y-ultrasonidos-abren-la-barrera-del-cerebro-para-introducir-farmacos
Gran Avance en Tratamiento para Alzheimer: Ultrasonido y Microburbujas
Anteriormente una técnica descubierto por error para obtener imágenes más claras de los vasos sanguíneos ahora se utilizan para tratar uno de los más letal y la enfermedad incurable hasta el momento, el Alzheimer. Gracias a la inversión de 9 millones de dólares del gobierno, un equipo australiano de Queensland Brain Institute(QBI) dirigido por Jurgen Gotz ha publicado recientemente su informe de avance en la revista Science Translational Medicine sobre el uso de Ultrasonido en microburbujas de gas inyectado en el cerebro para temporalmente abrir la capa más resistencia en el cuerpo, la barrera hematoencefálica. Las conclusiones y resultados de la prueba en ratones con Alzheimer se consideran un descubrimiento revolucionario, ya que puede ayudar a los pacientes con Alzheimer a recuperar la memoria o un 75% de la memoria en el futuro y pacientes con enfermedades cerebrales.
Cerebro mostrando características de la enfermedad de Alzheimer (placas en azul). imagen de ZEISS Microscopy
El Alzheimer es una enfermedad cerebral neurodegenerativa causadas por el grupo de beta amiloide y los ovillos neurofibrilares que invaden y destruye las neuronas cerebrales lentamente, ocasionando diferente síntomas en cada parte del cerebro hasta que finalmente causa la muerte. Alzheimer afecta alrededor de 20 a 30 millones de personas mundialmente anualmente y actualmente no existe cura conocido o aprobado.
ovillos neurofibrilares de http://en.wikipedia.org/wiki/Alzheimer%27s_disease
Como ustedes saben, formada por la envoltura del cerebro de las células endoteliales, la barrera hematoencefálica es la capa principal que protege el cerebro y la médula espinal contra las toxinas, virus, y infecciones bacterianas en el torrente sanguíneo, es por eso que las infecciones en el cerebro es raro. Aunque la barrera hematoencefálica no solo juega un papel importante para proteger el cerebro, sino que también hace que sea difícil para que las drogas puedan entrar al cerebro para realizar pruebas que pueden salvar vidas, por lo que muchos fármacos administran la droga a través del líquido cefalorraquídeo, pero no siempre garantizan una penetración exitosa ya que la barrera hematoencefálica igual bloquea la gran mayoría de las sustancias no deseadas. Inducir las drogas en el cerebro para encontrar una cura para las enfermedades del cerebro es uno de los mayores retos en la ciencia.
Al abrir temporalmente la barrera hematoencefálica, los anticuerpos o drogas importantes pueden entrar y matar a las placas y las proteínas amiloides que destruyen lentamente las neuronas del cerebro, desencadenando microglial celular o anticuerpos en el cerebro para que reaccionen a destruir las proteínas maliciosos. Algunos científicos son escépticos sobre los beneficios de este procedimiento ya que abriendo la barrera hematoencefálica, puede quemar los tejidos del cerebro o permitir que bacterias nocivas puedan entrar al cerebro. Los estudios clinicos realizado en ratones con enfermedad de Alzheimer no sólo muestran una disminución dramatica de las placas cuando fueron escaneadas totalmente, pero también muestra una mejora en la cognición y el aprendizaje espacial, mejoría de recuerdos con prueba de recuerdos aleatorios incluidos los ensayos de laberinto. Los resultados también mostraron un aumento del número de neuronas y la longitud de la dendrita, mejorando exponencialmente la comunicación entre neuronas.
Esta técnica fue presentada por primera vez por doctorado físico médico canadiense Kullervo Hynynen del Instituto de Investigación Sunnybrook de Toronto, cuando estaba estudiando la reacción y efectos del uso de microburbujas y ultrasonido en el cerebro para impulsar los anticuerpos en el cerebro y ayuda en el diagnóstico de tumores. Hynynen dice que el procedimiento es no invasivo y sin dolor, pero también es seguro, que indica que la barrera hematoencefálica se cerrará tan pronto que las ondas de ultrasonido se apaga pero tomará alrededor de 6 horas para que sus funciones vuelvan a la normalidad.
Algunas Medicinas aprobadas actualmente para alzheimer no solo son costosas pero tambien traen efectos secundarios serios y no cura la enfermedad. A pesar de los resultados increibles, hay que estar conciente que los resultados en ratones podrían ser diferentes de los humanos ya que el cerebro humano es más difícil de penetrar y pruebas de memoria en humanos son mucho más complejos que en los ratones, es por eso que más pruebas se necesitan hacer, actualidad, el equipo australiano estan tratando de hacer pruebas en animales más grandes tales como ovejas, después de dos o tres años más, prueba en humanos sería posible. Si los ensayos clínicos prueban ser exitoso en el futuro, este tratamiento podría abrir nuevos tratamientos para muchas enfermedades cerebrales y salvar millones como el cáncer de cerebro, permitiendo que los medicamentos de quimioterapia puedan entrar en el cerebro y destruir los tumores cerebrales, y convirtiéndose en uno de los primeros tratamientos sin usar drogas y un tratamiento menos costoso.
para mas informacion puedes visitar el articulo en Queensland Brain Institute
Imagen destacado del cerebro por Ars Electronica
http://vitalcelltherapy.com/blog/author/vicel_blog/
