Нейробиологи создали проникающие вглубь мозга «наномолекулы».

Исследователи разработали лекарственные нанопрепараты, которые могут преодолевать гематоэнцефалический барьер — главную «охранную систему» головного мозга человека, и селективно воздействовать на пораженные нервные клетки. В своих экспериментах авторы работы показали, что такие препараты, в частности, могут успешно бороться с болезнью Альцгеймера. Впрочем, некоторые эксперты ставят под сомнение эффективность этих препаратов для людей.

Американские нейробиологи создали антитела, которые с легкостью проходят через защитные структуры головного мозга и тем самым повышают эффективность лечения таких патологий, как, к примеру, болезнь Альцгеймера. Данному исследованию были посвящены целых две работы, обе опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Мозговой «Цербер»

Многие препараты, которые сейчас используются в мировой медицинской практике, не оказывают ожидаемого влияния по причине низкой селективности. Иначе говоря, их «доставка» в больные клетки и ткани организма сильно затруднена в связи с определенными особенностями строения и устройства человеческого тела. Чаще всего лекарство просто-напросто рассредотачивается по организму, попадая и в обычные здоровые ткани. Другая причина заключается в том, что препарат не может преодолеть защитные механизмы клетки-«мишени»: наиболее ярким примером может служить гематоэнцефалический барьер — высокоселективный фильтр между головным мозгом и кровеносной системой.

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)

Физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные, он регулирует проникновение из крови в мозг различных веществ и молекул и обладает крайне высокой селективностью.

Гематоэнцефалический барьер устроен именно таким образом

Ученые из нескольких американских фирм, занимающихся разработкой лекарственных препаратов, создали антитела, которые способны преодолевать препятствия, создаваемые гематоэнцефалическим барьером, и выборочно воздействовать на пораженные области мозга. Антитела — это особые белки иммунной системы (иммуноглобулины), которые разрушают и нейтрализуют чужеродные агенты, попадающие в тело человека. На данный момент многие исследователи бьются над тем, чтобы антитела обладали максимальной функциональностью, то есть могли воздействовать не на одну мишень, а сразу на несколько.

«Мы разрабатываем антитела, которые могли бы поражать сразу несколько мишеней, однако не многие из таких антител могут проникать в ткань мозга через гематоэнцефалический барьер. Наши молекулы слишком большие для него, правда, мы все-таки научились их компактно упаковывать», — объясняет один из разработчиков Райан Уотс (Ryan Watts), нейробиолог из компании Genentech в Сан-Франциско.

С доставкой «нано»

С легкостью проходить через гематоэнцефалический барьер новым антителам позволяет особая «упаковка». Такие «наноантитела» взаимодействуют сразу с двумя белками. Один из них — бета-секретаза — задействован в развитии болезни Альцгеймера: он участвует в образовании амилоидных структур в коре больших полушарий, которые способствуют развитию нарушений в работе головного мозга. Второй белок является рецептором, который «протаскивает» антитело в головной мозг.

В своих экспериментах исследователи показали, что после введения таких микроантител в организм мышей образование амилоидных белков, способствующих развитию болезни Альцгеймера, уменьшалось на 47%. Правда, прежде чем добиться столь высоких результатов, ученым пришлось прибегнуть к еще одной хитрости.

Молекулы «на лыжах»

Дело в том, что селективность и сила взаимодействия антитела с мишенью зависит от особого химического свойства иммуноглобулинов — аффинности. Чем выше аффинность, тем больше сила взаимодействия между двумя молекулами. В своей работе исследователи использовали антитела с высокой аффинностью, однако белок-рецептор не смог их «пропустить» к нервным клеткам.

Тогда ученые понизили аффинность антител. Подобный шаг помог не только добраться до заветных нервных клеток, но также повысить область воздействия антител. Так как ммуноглобулины с низкой аффинностью обладают меньшей селективностью, то они могут воздействовать на гораздо большее число клеток.

Именно антитела первыми идут в бой с вирусами

«Представьте себе горнолыжный курорт. Антитела с высокой аффинностью никогда не покидают подъемник. А антитела с низкой — выпрыгивают из подъемника и расползаются по всей горе», — проводят аналогию авторы работы.

Исследователи предполагают, что такие иммуноглобулины, обладающие более низкой аффинностью, могли бы помочь и при лечении других болезней — в частности, рака.

Несмотря на столь оптимистичные результаты исследования, многие ученые все-таки ставят под сомнение использование подобной методики. Так, в частности, некоторые критики указывают на то, что для человека концентрация таких антител должна в несколько раз превышать «мышиную», и не факт, что лекарство сможет оказаться таким же эффективным, как в случае с грызунами.