Un equipo internacional codirigido por el Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) y el Hospital West China de la Universidad de Sichuan (WCHSU), con participación de investigadores del Reino Unido, ha demostrado una estrategia de nanotecnología que revierte la enfermedad de Alzheimer en ratones.

A diferencia de la nanomedicina habitual, que emplea nanopartículas como vehículos de fármacos, este método utiliza partículas bioactivas por sí mismas, denominadas fármacos supramoleculares. En lugar de dirigirse a las neuronas, el tratamiento actúa sobre la barrera hematoencefálica (BBB), la interfaz que regula el entorno del cerebro.

Al reparar esta barrera, que funciona como guardián frente a toxinas y patógenos, los científicos lograron restaurar el equilibrio del sistema vascular cerebral y revertir la patología en modelos animales.

El cerebro consume un 20% de la energía en adultos y hasta un 60% en niños, a través de un denso entramado de capilares. Cuando la barrera hematoencefálica se ve comprometida, el sistema de limpieza cerebral deja de funcionar correctamente, lo que favorece la acumulación de la proteína beta amiloide (Aβ), una de las principales características del alzhéimer.

Directas al torrente sanguíneo  

Los investigadores lograron que las nanopartículas permitieran el paso de estas proteínas de desecho al torrente sanguíneo para su eliminación. En modelos de ratón programados genéticamente para producir grandes cantidades de Aβ y desarrollar deterioro cognitivo, la administración de solo tres dosis consiguió resultados notables.

“Solo una hora después de la inyección observamos una reducción del 50-60% en la cantidad de Aβ dentro del cerebro”, explica Junyang Chen, primer coautor del estudio e investigador del Hospital West China y del University College London.

Más allá de la eliminación inmediata de proteínas tóxicas, el equipo observó efectos terapéuticos duraderos. En uno de los experimentos, un ratón de 12 meses (equivalente a un humano de 60 años) recibió el tratamiento y fue analizado seis meses después. A los 18 meses, edad comparable a los 90 años en humanos, el animal mostró un comportamiento similar al de un ratón sano.

 Un ratón tratado a los 12 meses recuperó, medio año después, el comportamiento de un animal sano pese a tener una edad equivalente a 90 años en humanos  

“El efecto a largo plazo proviene de la restauración del sistema vascular del cerebro. Creemos que funciona como una cascada: cuando la vascularización recupera su función, empieza a eliminar Aβ y otras moléculas dañinas, lo que permite que el sistema vuelva a equilibrarse. Nuestras nanopartículas actúan como un fármaco y parecen activar un mecanismo de retroalimentación que normaliza esta vía de eliminación”, afirma Giuseppe Battaglia, profesor de investigación ICREA en el IBEC y líder del estudio.

Fármacos supramoleculares  

En condiciones normales, la proteína LRP1 transporta la beta amiloide a través de la barrera hematoencefálica para su eliminación. Este proceso puede bloquearse si la proteína se une en exceso, o ser insuficiente si la señal es demasiado débil, en ambos casos facilitando la acumulación en el cerebro.

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Los fármacos supramoleculares desarrollados imitan a los ligandos de LRP1, favoreciendo el transporte de Aβ y restableciendo el sistema natural de limpieza. Así, ayudan a restaurar el equilibrio vascular y la función cerebral.

“Demostramos una eficacia significativa para lograr una rápida eliminación de Aβ, restaurar la función de la barrera hematoencefálica y revertir la patología del Alzheimer”, concluye Lorena Ruiz Pérez, investigadora del grupo de Biónica Molecular del IBEC y profesora adjunta Serra Hunter en la Universidad de Barcelona.

Ingeniería molecular   

El trabajo introduce una estrategia de ingeniería molecular que diseña nanopartículas con control preciso de tamaño y ligandos superficiales, capaces de interactuar específicamente con receptores celulares.

 Según los autores, este método podría abrir la vía  a nuevas intervenciones clínicas dirigidas a los mecanismos vasculares del alzhéimer 

El estudio ha sido fruto de la colaboración entre el IBEC, el Hospital West China y el Hospital Xiamen West China de la Universidad de Sichuan, el University College London, la Universidad de Barcelona, la Academia China de Ciencias Médicas y la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA).