Международная команда учёных сообщила о заметном успехе в исследованиях болезни Альцгеймера на мышах. Исследователи использовали специально созданные наночастицы, которые не просто доставляют лекарство, а сами работают как терапия.
Эти микроскопические частицы помогли мозгу восстановить собственную систему очистки и резко снизили накопление токсичных белков, связанных с болезнью Альцгеймера.
Работу возглавили учёные из Института биоинженерии Каталонии и Западнокитайской больницы Сычуаньского университета при участии коллег из Великобритании. Результаты опубликованы в журнале Signal Transduction and Targeted Therapy.
Учёные решили лечить не нейроны, а защитный барьер мозга
Обычно при болезни Альцгеймера внимание сосредоточено на повреждённых нейронах. Но в этом исследовании учёные выбрали другую цель — гематоэнцефалический барьер.
Это защитная система из клеток и кровеносных сосудов, которая контролирует, что может попасть в мозг и что должно из него выйти. При болезни Альцгеймера этот барьер постепенно нарушается. В результате вредные белки накапливаются, а работа мозга со временем ухудшается.
Исследователи создали биоактивные наночастицы, которые они называют супрамолекулярными лекарствами. Их задача — помочь восстановить барьер и снова запустить естественную систему удаления отходов из мозга.
Почему система очистки мозга так важна
Мозг потребляет огромное количество энергии. У взрослых на него приходится около 20% всей энергии организма, а у детей этот показатель может достигать 60%.
Чтобы справляться с такой нагрузкой, мозгу нужна очень плотная сеть кровеносных сосудов. По оценкам учёных, в мозге около миллиарда капилляров, и почти каждый нейрон связан со своим источником кровоснабжения.
Всё больше данных говорит о том, что сосуды играют в деменции куда более важную роль, чем считалось раньше. Многие исследователи теперь рассматривают сосудистые нарушения не просто как следствие болезни Альцгеймера, а как фактор, который может активно ускорять её развитие.
При нормальной работе гематоэнцефалический барьер помогает выводить из мозга отходы и не пропускает вредные вещества, включая токсины и патогены. Один из ключевых белков, которые нужно удалять, — амилоид-бета. Именно он образует липкие бляшки, связанные с болезнью Альцгеймера.
Когда система очистки начинает давать сбой, амилоид-бета накапливается. Нейроны повреждаются, а проблемы с памятью усиливаются.
Белковые бляшки начали уменьшаться уже через час
Чтобы проверить новый подход, исследователи использовали генетически модифицированных мышей. У таких животных развивается высокий уровень амилоида-бета и постепенное ухудшение когнитивных функций, похожее на болезнь Альцгеймера у человека.
Мышам дали всего 3 дозы наночастиц. Эффект появился быстро.
«Всего через 1 час после инъекции мы наблюдали снижение количества Aβ в мозге на 50–60%», — объясняет Джуньян Чэнь, первый соавтор исследования, сотрудник Западнокитайской больницы Сычуаньского университета и аспирант University College London.
Долгосрочные результаты оказались ещё более заметными. Учёные несколько месяцев наблюдали за животными с помощью поведенческих тестов и проверок памяти на разных стадиях развития болезни.
В одном эксперименте исследователи лечили 12-месячную мышь. По возрастному сравнению это примерно соответствует 60-летнему человеку. Через шесть месяцев животное снова оценили — к тому моменту оно было сопоставимо примерно с 90-летним человеком.
Несмотря на возраст, мышь вела себя почти как здоровое животное и не показывала признаков ухудшения, связанного с болезнью Альцгеймера.
Как работает эта технология
В центре исследования оказался белок LRP1. Он работает как молекулярная транспортная система на гематоэнцефалическом барьере.
В норме LRP1 распознаёт амилоид-бета, связывается с ним и выводит его из мозга в кровоток, чтобы организм мог избавиться от отходов.
Но этот процесс очень чувствителен. Если LRP1 связывается с амилоидом-бета слишком сильно, транспортная система перегружается и ломается. Если связь слишком слабая, удаление отходов идёт недостаточно эффективно. В обоих случаях амилоид-бета начинает накапливаться в мозге.
Супрамолекулярные наночастицы были созданы так, чтобы имитировать природные молекулы, взаимодействующие с LRP1. Благодаря этому они, по словам исследователей, помогают «перезапустить» транспортную систему и снова вывести амилоид-бета из мозга.
Главное отличие этого подхода от многих традиционных методов лечения болезни Альцгеймера в том, что он не просто атакует бляшки напрямую. Он пытается восстановить собственную инфраструктуру мозга.
Наночастицы здесь не транспорт, а само лекарство
Чаще всего в наномедицине наночастицы используют как средство доставки: они переносят лекарства в нужное место. Но в этом исследовании сами наночастицы выступают терапией.
Команда создала их с помощью молекулярной инженерии «снизу вверх». Это позволило точно контролировать размер частиц и количество лигандов на их поверхности.
Такая точность помогла наночастицам взаимодействовать с рецепторами на клеточных мембранах очень специфическим образом. В результате они улучшили выведение амилоида-бета и помогли восстановить более здоровую работу сосудов мозга.
Учёные считают, что в будущем такой подход может дополнять другие методы лечения болезни Альцгеймера, включая препараты на основе антиамилоидных антител. Одна из главных проблем нынешних терапий — безопасно и эффективно доставить достаточное количество лекарства через гематоэнцефалический барьер.
Другие экспериментальные технологии тоже пытаются решить эту задачу: среди них системы доставки на основе ультразвука, молекулы-«шаттлы» для мозга и другие платформы наночастиц.
Что будет дальше
Несмотря на многообещающие результаты, исследование пока остаётся на стадии испытаний на животных. Многие методы лечения болезни Альцгеймера, которые хорошо работали у мышей, затем не давали нужного результата в клинических испытаниях на людях.
Но эта работа показывает важное направление исследований: восстановление здоровья сосудов мозга и систем удаления отходов.
«Наше исследование показало впечатляющую эффективность в быстром удалении Aβ, восстановлении здоровой функции гематоэнцефалического барьера и заметном обращении патологии Альцгеймера», — заключает Лорена Руис Перес, исследовательница группы Molecular Bionics в Институте биоинженерии Каталонии и доцент Serra Hunter в Университете Барселоны.
В проекте участвовали исследователи из Института биоинженерии Каталонии, Западнокитайской больницы Сычуаньского университета, West China Xiamen Hospital of Sichuan University, University College London, Xiamen Key Laboratory of Psychoradiology and Neuromodulation, Университета Барселоны, Китайской академии медицинских наук и Каталонского института исследований и передовых исследований.
