Ultrasonidos a través de la barrera protectora del cerebro para tratar enfermedades.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Columbia en Nueva York, han desarrollado una nueva técnica para llegar a las neuronas a través de la barrera hematoencefálica, pudiendo usar así medicamentos de manera segura y no invasiva.
La barrera hematoencefálica es una barrera entre los vasos sanguíneos y el sistema nervioso central. La barrera impide que muchas sustancias tóxicas la atraviesen, al tiempo que permite el pasaje de nutrientes y oxígeno. De no existir esta barrera muchas sustancias nocivas llegarían al cerebro afectando su funcionamiento y tornando inviable al organismo. Las células de la barrera poseen proteínas específicas que transportan de forma activa sustancias como la glucosa a través de la barrera.
El tratamiento con pulsos de ultrasonido ya estaba ideado pero, hasta ahora, los científicos habían pensado que los pulsos largos causaban daños colaterales. Pero en este nuevo estudio, el equipo de Ingeniería de la Universidad de Columbia, muestra que los pulsos muy cortos de ondas de ultrasonido pueden abrir la barrera hematoencefálica - con las ventajas añadidas de seguridad y el reparto uniforme entre las moléculas – alcanzando el objetivo de forma no invasiva.
Elisa Konofagou directora del estudio dijo:
"Este es un gran paso adelante. Enfermedades tan devastadoras como el Alzheimer y el Parkinson que afectan a millones de personas están siguiendo durísimos tratamientos. Esperamos que esta nueva investigación abra nuevas vías para ayudar a erradicarlas"
La administración de medicamentos específicos a los órganos humanos es esencial para el tratamiento eficaz de muchas enfermedades. Pero el cerebro presenta un problema difícil de solventar cuando ha de ser tratado con medicamentos: tiene un sistema vascular único - la barrera hematoencefálica - que actúa como una puerta cerrada e impide la entrada de moléculas extrañas. A pesar de que protege al cerebro de sustancias potencialmente tóxicas, también impide la entrega de medicamentos terapéuticos. Por ello, los tratamientos disponibles para pacientes con trastornos neurológicos se han visto gravemente limitados.
Konofagou y su equipo se han centrado en conseguir abrir la barrera lo suficiente como para llegar a salvo a las células que necesitan ser tratadas. Diseñaron un método de ultrasonido focalizado que puede apuntar sólo a la zona del hipocampo que se ve afectada con principios de Alzheimer. En el estudio, se administró microburbujas para mejorar el efecto mecánico previsto, y un campo de alta resonancia magnética para detectar y cartografiar el área de la apertura de la barrera hematoencefálica, así como cuantificar la permeabilidad del área abierta. También se utilizaron la microscopios de fluorescencia para visualizar la difusión molecular y neuronal, mejoradas en 3-D para identificar a las neuronas.
En las pruebas realizadas a ratones, se inyecta una solución líquida llena de burbujas microscópicas. Luego se dirige el haz de ultrasonidos hacia el cerebro en un área que golpeó la región del centro del cerebro del orden de menos de un centímetro de diámetro. Afecta a una región específica localizada en el cerebro porque la mayoría de las enfermedades cerebrales, al menos en sus primeras etapas, son muy localizadas. Una vez dentro del torrente sanguíneo, las burbujas microscópicas inyectadas se distribuirán junto con el medicamento . Las burbujas azotan la zona en la que se centra el haz de ultrasonidos vibran .
La vibración de las microburbujas aflojan las unión de células que conforman la barrera hematoencefálica, permitiendo que los medicamentos pasen a través de ella, alcanzando así su objetivo. La barrera se cierra entre las 3 horas y 3 días, dependiendo de los parámetros utilizados y el procedimiento no tiene ningún efecto nocivo en los ratones cuando se aplica a bajas presiones.
El equipo de Konofagou ha informado que el tratamiento con ultrasonidos, es factible en simulaciones y experimentos in vitro en el putámen, hipocampo y núcleo caudado, allanando así el camino hacia las aplicaciones clínicas para el tratamiento del Alzheimer y Parkinson.
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Fuente | PNAS
James J. Choi, Kirsten Selert, Fotios Vlachos, Anna Wong, Elisa E. Konofagou. Noninvasive and localized neuronal delivery using short ultrasonic pulses and microbubbles. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI: 10.1073/pnas.1105116108- EurekAlert, un servicio de AAAS.
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