Una nueva estrategia basada en nanotecnología podría revertir la enfermedad de Alzheimer. Se demostró solo en modelos animales.
La investigación fue liderada por científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y se publicó en la revista Signal Transduction and Targeted Therapy.
Emplearon nanopartículas que actúan como “fármacos supramoleculares” activos, en lugar de simples vehículos para otras moléculas terapéuticas.
Los expertos consideraron que la clave de este enfoque reside en restaurar la función de la barrera hematoencefálica (BHE), el sistema vascular que regula el entorno cerebral.
Al reparar esta interfaz crítica, los investigadores lograron revertir la patología del Alzheimer en ratones, según informaron en el estudio.
El cerebro, que representa el órgano más costoso en términos energéticos, consume el 20% de la energía en adultos y hasta el 60% en niños.
Esta demanda se satisface gracias a una red vascular única y densa, donde cada neurona recibe nutrientes de un capilar.
El cerebro humano contiene aproximadamente mil millones de capilares, lo que subraya la importancia de la salud vascular cerebral en la prevención y el tratamiento de enfermedades. En el trabajo también participaron especialistas de Reino Unido y China.
Los hallazgos del equipo resaltan la relación directa entre el deterioro vascular y trastornos como la demencia y el Alzheimer.
La barrera hematoencefálica actúa como un filtro celular y fisiológico que separa el cerebro del flujo sanguíneo, protegiéndolo de agentes externos como patógenos o toxinas.
El grupo de investigación demostró que, al intervenir en un mecanismo específico, es posible permitir que las “proteínas de desecho” generadas en el cerebro atraviesen esta barrera y sean eliminadas por la sangre.
En el caso del Alzheimer, la principal proteína de desecho es la amiloide-β (Aβ), cuya acumulación afecta el funcionamiento normal de las neuronas.
Para probar la eficacia de la terapia, los científicos utilizaron ratones modificados genéticamente para producir mayores cantidades de Aβ y desarrollar un deterioro cognitivo significativo, imitando la patología del Alzheimer.
Tras administrar únicamente tres dosis de los fármacos supramoleculares y monitorear la evolución de la enfermedad, los resultados fueron inmediatos.
“Solo una hora después de la inyección observamos una reducción del 50-60% en la cantidad de Aβ dentro del cerebro”, explicó Junyang Chen, primer coautor del estudio, investigador en el Hospital de la Universidad Sichuan y doctorando en el Colegio Universitario de Londres (UCL).
El impacto terapéutico se evidenció en los experimentos de comportamiento y memoria realizados durante varios meses, abarcando todas las etapas de la enfermedad.
En uno de los ensayos, un ratón de 12 meses (equivalente a un humano de 60 años) recibió el tratamiento con nanopartículas y, seis meses después, su comportamiento correspondía al de un ratón sano, a pesar de tener una edad equivalente a 90 años humanos.
La explicación de este efecto reside en la restauración de la vasculatura cerebral. “El efecto a largo plazo proviene de restaurar la vasculatura del cerebro. Creemos que funciona como una cascada: cuando especies tóxicas como la amiloide-β (Aβ) se acumulan, la enfermedad progresa”, comentó Giuseppe Battaglia, profesor de investigación ICREA en el IBEC y líder del estudio.
Según el experto, una vez que la vasculatura puede volver a funcionar, comienza a eliminar Aβ y otras moléculas dañinas, permitiendo que todo el sistema recupere su equilibrio.
“Lo notable es que nuestras nanopartículas actúan como un fármaco y parecen activar un mecanismo de retroalimentación que devuelve esta vía de eliminación a niveles normales”, afirmó Battaglia.
En la enfermedad de Alzheimer, uno de los problemas centrales es la disfunción del sistema natural de eliminación de especies tóxicas como la amiloide-β.
Normalmente, la proteína LRP1 actúa como portero molecular: reconoce la Aβ, se une a ella mediante ligandos y la transporta a través de la barrera hematoencefálica hacia el torrente sanguíneo, donde puede ser eliminada. Este sistema, sin embargo, es frágil.
Si LRP1 se une a demasiada Aβ con demasiada fuerza, el transporte se bloquea y la proteína se degrada dentro de las células de la barrera, reduciendo el número de “transportadores” disponibles.
Si la unión es insuficiente, la señal es demasiado débil para activar el transporte. En ambos casos, el resultado es la acumulación de Aβ en el cerebro.
Los fármacos supramoleculares desarrollados en este trabajo funcionan como un interruptor que reinicia el sistema.
Al imitar los ligandos de LRP1, pueden unirse a la Aβ, atravesar la barrera hematoencefálica e iniciar el proceso de eliminación de especies tóxicas del cerebro. Así, contribuyen a restaurar el papel natural de la vasculatura como vía de limpieza y devuelven su función adecuada.
La innovación de este estudio radica en el diseño de nanopartículas que actúan como agentes terapéuticos autónomos, no como simples portadores de medicamentos.
Estas nanopartículas, creadas mediante ingeniería molecular desde la base, combinan un control preciso del tamaño con un número definido de ligandos en su superficie, lo que les permite interactuar de manera específica con los receptores celulares.
Al influir en el tráfico de receptores en la membrana celular, abren una vía novedosa para modular la función de estos receptores. Esta precisión posibilita no solo la eliminación eficaz de la amiloide-β del cerebro, sino también la restauración del equilibrio en el sistema vascular que sostiene la función cerebral saludable.
La investigadora Lorena Ruiz Pérez, del grupo de Biónica Molecular del IBEC y profesora Serra Hunter en la Universidad de Barcelona, destacó el potencial de este enfoque: “Nuestro estudio demostró una eficacia notable al lograr una rápida eliminación de Aβ, restaurar la función saludable de la barrera hematoencefálica y provocar una reversión sorprendente de la patología del Alzheimer”, concluyó.