Cientistas revertem Alzheimer em ratos com nanotecnologia inovadora

O cérebro consome cerca de 20% da energia do corpo em adultos e até 60% em crianças. Essa energia chega através de uma rede vascular excepcionalmente densa, na qual cada neurônio é suprido por seu próprio capilar. Com cerca de mil milhões de capilares, o cérebro depende de uma vasculatura saudável para manter a função e resistir às doenças. Estas observações reforçam como a saúde vascular está ligada a condições como a demência e a doença de Alzheimer, onde os danos ao sistema vascular estão intimamente associados.

Função de barreira hematoencefálica e remoção de proteínas residuais

A BBB é um escudo celular e fisiológico que separa o tecido cerebral do sangue circulante, ajudando a bloquear patógenos e toxinas. Os pesquisadores mostraram que, ao agirem sobre um mecanismo específico, “proteínas residuais” prejudiciais produzidas no cérebro podem atravessar essa barreira e serem eliminadas na corrente sanguínea. Na doença de Alzheimer, a β-amilóide (Aβ) é a principal proteína residual e seu acúmulo perturba a função neuronal.

A equipe trabalhou com modelos de camundongos projetados para superproduzir Aβ e desenvolver um declínio cognitivo acentuado que reflete as características do Alzheimer. Os animais receberam três doses das drogas supramoleculares, seguidas de monitoramento regular. “Apenas 1h após a injeção observámos uma redução de 50-60% na quantidade de Aβ dentro do cérebro”, explica Junyang Chen, primeiro coautor do estudo, investigador do Hospital da China Ocidental da Universidade de Sichuan e estudante de doutoramento na University College London (UCL).

Os resultados terapêuticos foram os mais notáveis. Através de vários testes comportamentais e de memória realizados ao longo de meses, os animais foram avaliados em diferentes estágios da doença. Num exemplo, um rato de 12 meses de idade (equivalente a um ser humano de 60 anos) foi tratado com as nanopartículas e avaliado 6 meses depois. Aos 18 meses de idade (comparável a um ser humano de 90 anos), o seu comportamento correspondia ao de um rato saudável.

Restaurando a vasculatura para reiniciar a autolimpeza do cérebro

“O efeito a longo prazo vem da restauração da vasculatura do cérebro. Achamos que funciona como uma cascata: quando espécies tóxicas como o beta-amilóide (Aβ) se acumulam, a doença progride. Mas uma vez que a vasculatura é capaz de funcionar novamente, ela começa a limpar Aβ e outras moléculas prejudiciais, permitindo que todo o sistema recupere seu equilíbrio. O que é notável é que nossas nanopartículas agem como uma droga e parecem ativar um mecanismo de feedback que traz essa via de depuração de volta aos níveis normais, “disse Giuseppe Battaglia, Professor Pesquisador do ICREA no IBEC, Investigador Principal do Grupo de Biônica Molecular e líder do estudo.

Na doença de Alzheimer, ocorre uma quebra importante no processo natural de depuração do cérebro para espécies tóxicas como a Aβ. Em condições normais, a proteína LRP1 serve como guardião molecular. Ele reconhece Aβ, liga-o por meio de ligantes e ajuda a transportá-lo através da BHE até a corrente sanguínea para remoção. O sistema é delicado. Se o LRP1 se ligar com muita força ao Aβ, o transporte ficará congestionado e o próprio LRP1 será degradado nas células BBB, reduzindo o número de portadores disponíveis. Se a ligação for muito fraca, o sinal de transporte será insuficiente. Qualquer um dos cenários leva ao acúmulo de Aβ no cérebro.

As drogas supramoleculares atuam como um interruptor de reinicialização. Ao imitar os ligantes LRP1, eles se ligam ao Aβ, atravessam a BBB e desencadeiam a remoção de espécies tóxicas. À medida que este processo é retomado, a vasculatura recupera o seu papel natural de eliminação de resíduos e regressa ao funcionamento normal.

Nanopartículas projetadas com precisão e controle de receptor

Neste trabalho, as nanopartículas funcionam como agentes terapêuticos por direito próprio. Construídos através de uma estratégia de engenharia molecular ascendente, eles combinam tamanho rigorosamente controlado com um número definido de ligantes de superfície para criar uma plataforma multivalente com interações altamente específicas em receptores celulares. Ao envolver o tráfego de receptores na membrana celular, eles fornecem uma nova maneira de modular a atividade dos receptores. Esta precisão apoia a depuração eficiente de Aβ e ajuda a reequilibrar o sistema vascular que protege a saúde do cérebro.

Este conceito terapêutico aponta para futuras estratégias clínicas que abordem a contribuição vascular para a doença de Alzheimer e visam melhorar os resultados dos pacientes. “Nosso estudo demonstrou notável eficácia na obtenção de uma rápida eliminação de Aβ, restaurando a função saudável da barreira hematoencefálica e levando a uma reversão impressionante da patologia de Alzheimer”, conclui Lorena Ruiz Perez, pesquisadora do grupo de Biônica Molecular do Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC) e professora assistente de Serra Hunter na Universidade de Barcelona (UB).

O projeto reuniu o Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC), o Hospital da China Ocidental da Universidade de Sichuan, o Hospital Xiamen da China Ocidental da Universidade de Sichuan, a University College London, o Laboratório Chave de Psicorradiologia e Neuromodulação de Xiamen, a Universidade de Barcelona, ​​a Academia Chinesa de Ciências Médicas e a Instituição Catalã de Pesquisa e Estudos Avançados (ICREA).