Una "ambulància" per al cervell

Detall d'1 mm de cervell de ratolí. En verd, capil.lars que formen part de la barrera hematoencefàlica i, en vermell, les molècules que unides a la llançadora han aconseguit traspassar la barrera i arribar al cervell (en fons negre). (Benjamí Oller, IRB)
Detall d'1 mm de cervell de ratolí. En verd, capil.lars que formen part de la barrera hematoencefàlica i, en vermell, les molècules que unides a la llançadora han aconseguit traspassar la barrera i arribar al cervell (en fons negre). (Benjamí Oller, IRB)

Químics de l'IRB Barcelona patenten i presenten un vehicle capaç de remolcar molècules fins al cervell el que podria facilitar el tractament de malalties sense teràpia.

El 98% de fàrmacs dirigits al sistema nerviós central es descarta perquè no pot creuar la barrera física que protegeix el cervell.

Els científics de l'IRB Barcelona, al costat d’equips clínics, estan avaluant el potencial de la seva llançadora per al tractament de malalties rares i orfes.

Una barrera de cèl·lules controla estrictament el pas de substàncies de la sang al cervell per protegir-lo d'agents externs i d’infeccions. La valuosa funció protectora de la barrera és al seu torn un semàfor en vermell infranquejable per al 98% de fàrmacs candidats a tractar malalties del sistema nerviós central. Científics de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) han presentat avui en un article a Angewandte Chemie una llançadora hàbil per traspassar la barrera hematoencefàlica i transportar al cervell diverses substàncies. L'equip de químics de l'IRB Barcelona està ja estudiant la seva aplicació a necessitats mèdiques concretes. Al costat d’investigadors clínics, estan preparant teràpies per al glioblastoma -el càncer cerebral més agressiu en adults-, l’atàxia de Friedreich -una malaltia neurodegenerativa hereditària- i pròximament per a un tipus de càncer cerebral infantil.

"Es calcula que el 20% dels humans necessitarà algun dia un tractament dirigit al cervell", explica Meritxell Teixidó, investigadora associada de l'IRB Barcelona i líder d'aquesta línia d'investigació, "i per a moltes malalties hi ha bons fàrmacs candidats però gairebé cap aconsegueix arribar al seu destí amb la conseqüent pèrdua de potencial. La nostra proposta ofereix una solució a una necessitat clínica urgent". El treball es desenvolupa en el Laboratori de Pèptids i Proteïnes de l'IRB Barcelona, dirigit per Ernest Giralt, també catedràtic de la UB, essent un dels pocs laboratoris al món que treballa en aquest tipus de desenvolupaments.

Obre't, sèsam!

La barrera hematoencefàlica no és totalment hermètica perquè el cervell ha de nodrir-se constantment d'oxigen, ferro, insulina, etcètera. Així que hi ha mecanismes de transport a modus de portes que s'obren i es tanquen contínuament. Aprofitant els receptors pels quals el cervell es proveeix de ferro, la llançadora-ambulància aconsegueix passar sense entorpir el pas dels nutrients ni alterar la funció protectora de la barrera. "Volíem un vehicle que fos només això, un vehicle, i que a més fos petit -un pèptid- i durador en sang", descriu Roger Prades, estudiant de doctorat i primer autor d'un estudi al qual l'equip ha dedicat quatre anys d'investigació en química de pèptids.

La seva vàlua terapèutica queda rubricada precisament per aquestes dues característiques que el fan únic: la seva petitesa, és un pèptid compost de només 12 aminoàcids, i perquè roman en sang de 12 a 24 hores. "La vida d'un pèptid al torrent sanguini és de pocs minuts. Que el nostre sigui resistent a proteases fa plausible el seu desenvolupament terapèutic perquè ningú voldria prendre un medicament cada cinc minuts; a més aquest pèptid podria produir-se a gran escala; si fos molt gran seria complicat econòmicament ", explica Teixidó. L'estudi demostra també, en experiments preliminars amb ratolins, que no hi ha resposta del sistema immune i la toxicitat és baixa.

Aplicacions mèdiques

Els investigadors de l'IRB Barcelona estan ja treballant en tres projectes per a malalties minoritàries i orfes de teràpia. En col·laboració amb l'Institut d'Oncologia de la Vall d'Hebron (VHIO), estan unint el pèptid a un anticòs terapèutic per tractar el glioblastoma, el càncer cerebral d'adults més agressiu.

En col·laboració amb el Centre de Biologia Molecular Severo Ochoa de Madrid, els científics estan investigant un tractament innovador per l'atàxia de Friedreich, una malaltia neurodegenerativa hereditària i minoritària. L'objectiu és incorporar a la llançadora un vector viral carregat amb el gen que no tenen les cèl·lules d'aquests pacients, amb especial interès en fer-lo arribar a les neurones.

I per últim, un equip de l'Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona es va posar recentment en contacte amb els químics de l'IRB Barcelona per adaptar la llançadora a molècules hàbils per tractar un càncer cerebral infantil en què la barrera està intacta.

"Cada un d'aquests projectes requereix la unió d'un remolc terapèutic de característiques molt diferents. Tot el que anem descobrint transcendirà a altres malalties que requereixin remolcs semblants i en el desenvolupament de pèptids anàlegs per tenir en cartera com a llançadores", explica Teixidó.

Els inventors de la llançadora Roger Prades, Meritxell Teixidó i Ernest Giralt, en col·laboració amb l'Oficina d'Innovació del centre, han patentat la innovació per assegurar els possibles desenvolupaments futurs. "Estem veient un gran interès per part de la indústria farmacèutica. Moltes empreses podrien repescar molècules prometedores per enganxar a les nostres llançadores", expliquen els investigadors.

En l'estudi han participat científics de l'Institute for Stroke and Dementia Research de Munic i de l'Institut de Nanociència d'Aragó.

Article de referència:

Applying the Retro-Enantio Approach to Obtain a Peptide Capable of Overcoming the Blood-Brain Barrier

Roger Prades, Benjamí Oller-Salvia, Susanne M. Schwarzmaier, Javier Selva, María Moros, Matilde Balbi, Valeria Grazffl, Jesus M. de La Fuente, Gustavo Egea, Nikolaus Plesnila, Meritxell Teixidó, and Ernest Giralt

Angewandte Chemie Intl Edition (February 2015) DOI: 10.1002/anie.201411408