Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu od 20 lat
Metoda ‘’Konia Trojańskiego”
Metoda  ‘’Konia Trojańskiego”
Metoda ‘’Konia Trojańskiego” umożliwia wprowadzenie substancji aktywnych w struktury centralnego układu nerwowego. Zastosowanie tego podejścia pozwala ‘’ominąć” barierę krew-mózg, która w naturalny sposób kontroluje przemieszczanie się cząsteczek do mózgu. Stwarza to szanse na bezinwazyjne leczenie wielu schorzeń wymagających dostarczania preparatu medycznego bezpośrednio do układu nerwowego.

Bariera krew-mózg to struktura otaczająca cały centralny układ nerwowy wraz z rdzeniem kręgowym. Jest to naturalna konstrukcja, której zadaniem jest zapewnienie optymalnego środowiska oraz funkcjonowania dla układu nerwowego. Zbudowana jest z kilku warstw: komórek  śródbłonka naczyń krwionośnych, błony podstawnej zbudowanej głównie z kolagenu typu IV, fibronektyny oraz lamininy, perycytów i astrocytów. Taka struktura szczelnie wyściela przestrzeń zlokalizowaną pomiędzy tkanką nerwową a naczyniami krwionośnymi.

 Z jednej strony taka naturalna bariera stanowi swoisty system zabezpieczenia przed przemieszczaniem substancji do centralnego układu nerwowego. W wielu przypadkach, w zależności od typu cząsteczek aktywnych, hamuje to przed negatywnym i drażniącym wpływem na bardzo wrażliwą tkankę mózgową oraz rozwoju nieodwracalnych zmian w jej strukturze, doprowadzających do zaburzenia funkcjonowania układu nerwowego.  Z drugiej jednak strony, takie ograniczenie jest niekorzystne, szczególnie w przypadku konieczności bezpośredniego dostarczenia substancji aktywnych w celu przywrócenia prawidłowego funkcjonowania takich struktur.  Nie jest jednak tak, iż to całkowicie szczelna bariera, która hamuje przejście wszelkich substancji. Struktura zabezpiecza przede wszystkim przed substancjami chemicznymi oraz cząsteczkami infekcyjnymi, jednocześnie umożliwiając transfer substancji niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego, głownie poprzez zastosowanie specyficznych przenośników białkowych. Kolejnym ograniczeniem jest silny charakter polarny wielu molekuł, co uniemożliwia ich przejście do CUN.

Transport substancji do struktur mózgowych jest możliwy dzięki zastosowaniu specyficznych przenośników, naturalnie występujących w organizmie (ang. carriers – mediated transport), bądź poprzez oddziaływanie z odpowiednimi receptorami usytuowanymi w błonie otaczającej ośrodkowy układ nerwowy.  Pierwszy z systemów opiera się na zastosowaniu anionowych białek transportowych, dużych aminokwasów obojętnie naładowanych, kwasów monokarboksylowych oraz innych kationowych cząsteczek, które posiadają naturalną właściwość przemieszczania przez tą barierę. Takie przenośniki są selektywne dla przenoszonych substancji, co zabezpiecza przed przedostawaniem się szkodliwych substratów w struktury mózgowe. Druga metoda powiązana jest z zastosowaniem oddziaływania specyficznych molekuł z charakterystycznymi receptorami błonowymi.

W przypadku opracowania metody nieinwazyjnego dostarczania substancji medycznych do CUN, naukowcy pracują nad stworzeniem cząsteczek, które posiadają strukturalne podobieństwo z naturalnymi transporterami.  Możliwe jest zastosowanie dwóch głównych szlaków, omówionych w poprzednim paragrafie. Najczęściej w tej sytuacji cząsteczka aktywna jest dołączona do pewnego typu przenośnika, który umożliwia przeniknięcie bariery krew-mózg. Omawiana metoda jest charakteryzowana jako podejście ‘’Konia Trojańskiego”, ponieważ wprowadzany do układu nerwowego lek jest ‘’zamaskowany” przy pomocy białka przenośnikowego. Innym sposobem jest połączenie substancji aktywnej leku z naturalnie występującym ligandem dla receptora błonowego, co również umożliwia wprowadzenie pożądanej cząsteczki do struktur mózgu.

L-DOPA – lek stosowany w terapii choroby Parkinsona jest jednym z przykładów dla metody ‘’Konia Trojańskiego”. Substancja ta stanowi prolek (ang. prodrug) dla naturalnie występującego neuroprzekaźnika – dopaminy, uwalnianego przez neurony dopaminergiczne, warunkujące prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego. Schorzenie powiązane jest z obumieraniem tych struktur, co skutkuje zmniejszeniem poziomu tego związku w układzie nerwowym. Bezpośrednie dostarczanie dopaminy nie jest możliwe, ponieważ z powodu swojego silnie polarnego charakteru nie przechodzi  bariery krew-mózg a jej podwyższone stężenie poza CUN jest niekorzystne dla organizmu. Levodopa dopiero w docelowym środowisku przekształcana jest na właściwą substancję aktywną poprzez specyficzny enzym – dekarboksylazę dopaminową, co warunkuje wyrównanie poziomu tego neuroprzekaźnika oraz przywraca prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego.

Źródła
  1. „Novel and emerging strategies in drug delivery for overcoming the blood – brain barrier” David D Stenehjem, Anika MS Hartz, Bjorn Bauer and Grant W Anderson; Future Med. Chem. 2009, 1(9), 1623-1641.
  2.  “Progress in Drug Delivery to the Central Nervous System by the Prodrug Approach” Barbara Pavan 1, Alessandro Dalpiaz, Nunzia Ciliberti, Carla Biondi, Stefano Manfredini and Silvia Vertuani Molecules 2008, 13, 1035-1065.
  3. “Delivery and the Brain Barriers” Eain Cornford, Alexander Kabanov, Gregory Del Zoppo, Leslie Muldoon, William Rooney, Eric Shusta: http://www.ibbsoc.org/PDFs/Delivery.pdf
  4. “Structure of the Blood–Brain Barrier and Its Role in the Transport of Amino Acids” Richard A. Hawkins, Robyn L. O'KaneIan A. Simpson, and Juan R. Viña; 2006 American Society for Nutrition.
  5. “An Introduction to Medical Chemistry” Graham L. Patrick; Oxford University Press; Fourth Edition; 2009.
  6. http://www.medmerits.com/index.php/article/drug_delivery_to_the_central_nervous_system/P2

 

KOMENTARZE
news

<Kwiecień 2018>

pnwtśrczptsbnd
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
Newsletter