Ученые ввели антитела в мозг крысе через нос и вылечили последствия инсульта

Введение моноклональных антител через нос с помощью капель настолько же эффективно, как и их введение при инъекции в спинномозговой канал у крыс. Концентрация и распределение антител в мозге оказались сопоставимы. Как сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, такой способ доставки лекарства в центральную нервную систему не повлиял на эффективность антител при восстановлении ткани мозга после инсульта у крыс.

С помощью антител врачи и ученые стараются лечить пациентов с нейродегенеративными заболеваниями — например, болезнями Альцгеймера или Паркинсона. Однако основной проблемой при таком лечении выступают гематоэнцефалический и гематоликворного барьеры, которые пропускают лишь 0,1 процента от количества вводимых внутривенно антител. Из-за этого медикам приходится вводить очень большие дозы антител, что влечет развитие нежелательных (в том числе аллергических) реакций.

Различные способы преодолеть оба этих барьера не показали клинической эффективности. Введение антител напрямую в центральную нервную систему (ЦНС) инъекцией в спинномозговой канал или желудочки мозга трудоемко и может вызвать тяжелые осложнения. Ранее ученые описывали успешные попытки ввести малые молекулы в ЦНС через нос крыс. К таким молекулам относятся нейротрофический фактор мозга, нейропептиды, инсулин, кальцитонин и антитела к одноцепочечному вариабельному фрагменту. Кроме того, при введении полноразмерных иммуноглобулинов G через нос антитела также обнаруживались в ЦНС.

Считается, что препараты попадают в ЦНС из носа через обонятельный эпителий и, возможно, через тройничный нерв. Антитела проникают в обонятельный эпителий, скорее всего, путем трансцитоза, с помощью неонатального Fc-рецептора, или с помощью открытых плотных контактов. Также есть данные, свидетельствующие о распределении антител по периваскулярным пространствам сосудов головного мозга, откуда они проникают в ЦНС. Однако остается неясным, достаточно ли для терапевтического эффекта антител попадает в ЦНС при введении через нос.

Дафна Корреа (Daphne Correa) с коллегами из Швейцарской высшей технической школы Цюриха исследовали, насколько эффективно антитела в виде капель для носа к изоформе белка ретикулона-4, Nogo-A, проникают в ЦНС мышей и крыс. Nogo-A отвечает за ингибирование роста аксонов. На животных моделях инсульта и повреждения спинного мозга введение в спинной мозг антител против этого белка усиливало регенерацию и компенсаторное разрастание кортикоспинального тракта, а также улучшало нейропластичность после двух недель непрерывного применения.

Для своих исследований ученые использовали высокоспецифичные блокирующие мышиные моноклональные антитела 11C7 против Nogo-A-специфичной области крысиного Nogo-A. Их вводили в ноздри взрослым мышам и крысам под наркозом в дозах 0,01, 0,1 и 1 миллиграмм у мышей и в дозе один миллиграмм у крыс. Через шесть часов и через сутки мозг мышей препарировали и проводили иммуноферментный анализ для детекции антител.

Уже через шесть часов в мозге и в шейном отделе спинного мозга мышей ученые обнаруживали антитела при введении одного миллиграмма антител, причем самые высокие уровни располагались в обонятельных луковицах. Через 24 часа в мозге обнаруживалось меньше антител, чем после шести часов, что свидетельствовало о быстром выведении антител. Кроме того, ученые обнаружили высокие уровни антител в стволе головного мозга. Это может указывать на транспорт антител по тройничным нервам.

Мозг крыс исследовали через 24 часа при однократном введении антител и через 72 часа при трехкратном (один раз в день) введении через нос. Мозг изучали с помощью иммуногистохимического анализа. При однократном введении одного миллиграмма антител через сутки в мозгу крыс ученые обнаруживали антитела в обонятельных луковицах, моторной коре, мозолистом теле, гиппокампе, мозжечке и в некоторых областях ствола мозга. Ежедневное введение антител через нос в течение трех дней приводило к более высоким уровням антител во всех областях ЦНС.

Эти результаты показывают, что моноклональные антитела против Nogo-A при их введении через нос проникают в ткань мозга и клетки, экспрессирующие антиген Nogo-A.

Чтобы лучше оценить количество антител, попадающих в ЦНС, ученые сравнили концентрации анти-Nogo-A антител в мозге после их семидневного ежедневного введения через нос и через инъекцию в спинномозговой канал. Через неделю основную массу антител ученые обнаружили в крови, что согласуется с данными о коротком периоде полураспада антител в ЦНС.

Тогда же концентрация антител против Nogo-A после введения через нос в различных отделах ЦНС была в том же диапазоне, что и после инъекций, за исключением коры головного мозга. Такая же концентрация с таким же распределением антител в ЦНС сохранялась и при двухнедельном ежедневном введении антител через нос или через инъекцию. Никаких отклонений здоровья у мышей и крыс после введения антител ученые не выявили.

После этого ученые проверили терапевтическую эффективность антител в модели тромботического инсульта у крыс, который приводил к большому одностороннему поражению сенсомоторной коры головного мозга. Инсульт поразил все кортикальные слои вплоть до пятого слоя (более 70 процентов толщины коры) у всех животных. После инсульта в течение двух недель ежедневно крысам через нос вводили антитела. Эффективность лечения оценивали в тесте двигательной функции в течение шести недель, а также по морфологическому восстановлению связей в мозге и нисходящих путях.

Функция передних конечностей животных, которым вводили антитела через нос, постепенно улучшалась в течение шести недель. Крысы, которым вводили контрольное антитело, показали значительно худшие результаты восстановления двигательной функции (р < 0,01), начиная с 14 дня после инсульта. Также ученые обнаружили, что у крыс, которым через нос вводили антитела, лучше образовывались новые нервные волокна в области инсульта в сером веществе мозга; они значительно лучше ветвились у крыс, которые получали антитела против Nogo-A нежели контрольные антитела.

По словам ученых терапевтический эффект вводимых через нос антител у крыс дает основания рассчитывать на подобный эффект у людей. Пока что людям вводят антитела с помощью инъекций даже если рассчитывают, что препарат попадет в ЦНС. Совсем недавно еще один такой препарат при болезни Альцгеймера одобрила FDA.