Разработан новый метод лечения неврологических заболеваний, преодолевающий гематоэнцефалический барьер

Исследователям удалось совершить прорыв в лечении заболеваний мозга, разработав новую экспериментальную терапию, преодолевающую гематоэнцефалический барьер, для лечения неврологической лизосомной болезни.

Результаты работы, проведенной исследователями Детского Госпиталя при Медицинском Центре Цинциннати (Cincinnati Children's Hospital Medical Center, США), опубликованы в журнале PNAS.

Гематоэнцефалический барьер является физиологической преградой между кровеносной системой и центральной нервной системой. Он защищает нервную ткань от циркулирующих в крови микроорганизмов, токсинов, лекарственных препаратов и других чужеродных субстанций. Именно поэтому барьер представляет проблему при лечении заболеваний мозга с помощью лекарств.

«В ходе исследования была разработана методика, позволяющая преодолевать гематоэнцефалический барьер и доставлять в клетки мозга крупные молекулы лекарственных препаратов для лечения неврологических болезней лизосомного накопления, - рассказывает руководитель исследования Дао Пан (Dao Pan), сотрудник Института Онкологических и Гематологических Заболеваний (Cancer and Blood Diseases Institute) при Детском Госпитале, - Наше открытие позволит разработать лекарственные препараты, которые можно будет протестировать в лечении таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера».

Ученые синтезировали высокомолекулярное вещество, соединив часть аполипопротеина Е (ApoE) с терапевтическим лизосомным ферментом а-L-идурондаза (IDUA). Назвав полученные вещества IDUAe1 и IDUAe2, исследователи сначала протестировали их на клеточной культуре мукополисахаридоза (МПС) I типа человека. Кроме того, полученные вещества были протестированы на модели МПС I на мышах.

Мукополисахаридоз I типа является одним из наиболее часто встречающихся лизосомных заболеваний, поражающих центральную нервную систему, в редкой форме проявляющийся как синдром Гурлера. У человека проявлениями заболевания могут быть гидроцефалия, отставание в развитии или другие умственные отклонения. В случае отсутствия лечения продолжительность жизни пациентов не превышает 10 лет.

Лизосомы – клеточные органоиды, содержащие ряд ферментов для переработки продуктов клеточного метаболизма. В случае лизосомной болезни, подобной МПС I типа, в лизосомах отсутствуют ферменты, необходимые для расщепления определенных веществ, что приводит к накоплению продуктов метаболизма в клетках и нарушению их функционирования.

При мукополисахаридозе I типа в клетках отсутствует фермент IDUA, в результате чего в головном мозге и других органах происходит накопление гликозаминогликанов. В ходе настоящего исследования ученые испытали процедуру доставки IDUА в клетки головного мозга, предварительно разработав способ доставки фермента через гематоэнфецалический барьер к нейронам.

Исследователи экспериментировали с рядом производных ApoE – белком, который связывается с рецепторами жирных кислот на клетках эндотелия, выстилающих внутреннюю поверхность капилляров гематоэнцефалического барьера. Ученые обнаружили, что присоединение компонентов ApoE к ферменту IDUA позволяет модифицировать белок, придав ему способность присоединяться к эндотелиальным клеткам и проходить их, попадая в ткани мозга.

Исследователи ввели экспериментальный препарат IDUAe1 в хвостовую вену мышей с моделью МПС I типа. Эксперимент показал, что, в отличие от доступных в настоящее время немодифицированных препаратов, модифицированный фермент преодолевает гематоэнцефалический барьер и попадает в нейроны и астроциты дозозависимым способом.

Кроме того, по сообщению исследователей, уровень гликозаминогликанов и лизосомного фермента бета-гексозаминидазы в клетках мозга мышей, получавших лечение, нормализовался. При продолжении лечения путем генной терапии с использованием гемопоэтических (кроветворных) стволовых клеток, нормальный уровень сохранялся до конца пятимесячного периода наблюдения.

Исследователи продолжат доклинические испытания для дальнейшего подтверждения эффективности препарата на основе IDUA для лечения МПС I типа, обращая внимание на то, что при трансляции результатов, полученных на лабораторных мышах, на человека, могут возникнуть дополнительные проблемы. Кроме того, исследователи планируют проверить возможность разработки других подобных нейротерапевтических препаратов, преодолевающих гематоэнцефалический барьер, для лечения других заболеваний.

Исследователи решили важнейшую проблему в лечении заболеваний мозга, создав экспериментальную молекулярную методику, позволяющую преодолевать гематоэнцефалический барьер для лечения неврологических лизосомных болезней у мышей. (фото: © pixologic / Fotolia)

По материалам Cincinnati Children's Hospital Medical Center

Оригинальная статья:
Daren Wang, Salim S. El-Amouri, Mei Dai, Chia-Yi Kuan, David Y. Hui, Roscoe O. Brady, and Dao Pan. Engineering a lysosomal enzyme with a derivative of receptor-binding domain of apoE enables delivery across the blood–brain barrier. PNAS, February 4, 2013 DOI: 10.1073/pnas.1222742110