Вирусный вектор преодолел гематоэнцефалический барьер с помощью ультразвука

Испанские ученые повысили проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) с помощью ультразвука низкой интенсивности у макак в участках, которые обычно поражаются при болезни Паркинсона. Это помогло аденоассоциированному вектору проникнуть в них, что в дальнейшем можно будет использовать для лечения заболевания. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Тот факт, что ГЭБ не пропускает в головной мозг большие молекулы, такие как иммуноглобулины или части генных препаратов, ограничивает разработку новых эффективных лекарств против нейродегенеративных заболеваний. Например, в большинстве исследований на животных эффективные генные препараты вводят напрямую в головной мозг инъекцией, что связано с большим числом потенциальных осложнений и не может серьезно рассматриваться для применения у людей. 

Многообещающий способ преодолеть ГЭБ с помощью низкоинтенсивного сфокусированного ультразвука может стать решением этой проблемы. Он уже применяется в лечении некоторых видов злокачественных опухолей центральной нервной системы, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Для лечения последнего врачи повышают проницаемость ГЭБ и вводят пациентам внутривенно нейротрофический фактор мозга, или BDNF. 

Теперь группа ученых под руководством Хосе Обесо (José A. Obeso) из Университета святого Павла проверила, насколько повышение проницаемости ГЭБ у макак (Macaca fascicularis) эффективно для проникновения через него аденоассоциированного вектора (AAV). Шести обезьянам под контролем магнитно-резонансной томографии (МРТ) с помощью низкоинтенсивного ультразвука создавали отверстия в ГЭБ в четырех целевых областях: премоторная кора, задняя вентролатеральная таламическая область, полосатое тело и средний мозг (субталамическое ядро и черная субстанция).

С помощью МРТ и внутривенного введения контрастного гадолиния ученые зафиксировали повышение проницаемости ГЭБ: гадолиний проникал в головной мозг, хотя обычно он этого не делает. Отверстия площадью в несколько квадратных миллиметров не вызвали нарушения анатомической целостности ГЭБ и неврологических нарушений у животных. Проницаемость ГЭБ восстановилась в течение 24 часов.

Пяти обезьянам внутривенно ввели AAV серотипа 9 (AAV9), экспрессирующие зеленый флуоресцентный белок (GFP) под контролем промотора синапсина человека (hSyn) (AAV9-hSyn-GFP). Через четыре недели после введения их мозг исследовали посмертно, чтобы оценить нейрональную экспрессию GFP и других маркеров. Гистологический анализ выявил у трех животных успешную фокальную доставку векторов AAV9-hSyn-GFP во все области с отверстиями в ГЭБ. Экспрессию GFP подтвердили не только двумя иммуногистохимическими анализами, но и флуоресцентной микроскопией. Однако у двух обезьян, у которых еще до введения вектора нашли антитела к нему, никакой экспрессии GFP ученые не наблюдали. Макро- и микроскопически обработанные участки мозга не отличались от необработанных в другом полушарии: в них не было кровоизлияний, некроза или клеточной атипии. Неповрежденными остались и глиальные клетки. 

Чтобы дополнительно проверить эффективность повышения проницаемости ГЭБ, ученые вводили радиоактивный индикатор 18F-холин, который в обычных условиях не проходит через ГЭБ. С помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) ученые увидели, что индикатор проникал в области мозга с отверстиями в ГЭБ у обезьян. Ученым удалось увидеть подобное и у людей с болезнью Паркинсона: по данным ПЭТ у них, как и у обезьян, проникновение 18F-холина в головной мозг зависело от размеров отверстий в ГЭБ. 

Это исследование показывает, что повышение проницаемости ГЭБ можно использовать для эффективной доставки генных препаратов в те участки головного мозга, которые поражаются при болезни Паркинсона. Еще предстоит изучить потенциал проникновения вирусных векторов в головной мозг человека с помощью этой методики.

Ранее врачи уже полечили болезнь Паркинсона ультразвуком: с его помощью они разрушили бледный шар. Это помогло значительно улучшить двигательные характеристики пациентов.