Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является важным и тщательным защитником человеческого организма. Этот высокоселективный привратник взаимосвязанных эндотелиальных клеток образует плотные соединения, защищая уязвимые клетки мозга от токсинов в кровотоке. Однако ГЭБ также блокирует попадание многих соединений в мозг, что затрудняет доставку лекарств через кровоток.
Чтобы решить эту проблему, исследователи Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) протестировали мелиттин, основное белковое соединение в яде медоносной пчелы, чтобы разблокировать эти узкие соединения и обеспечить доставку препарата в головной мозг. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Biomaterials.
Новизна исследования
Ученые впервые протестировали мелиттин в тканеинженерной модели, разработанной Роли Линвиллом (Raleigh Linville). Исследователи определили эффекты и механизмы нарушения соединений при различных дозах мелиттина. Решающее значение для исследования имело определение доз, которые не были токсичными для нейронов и позволяли обратимо нарушать плотные соединения. Затем ученые применили свои результаты у мышей, используя магнитно-резонансную томографию в реальном времени, чтобы показать обратимое и безопасное открытие ГЭБ.
«Наши ранние результаты показывают, что мелиттин может нарушить целостность гематоэнцефалического барьера, открывая клеточные соединения», – заявил Питер Сирсон (Peter Searson), профессор кафедры материаловедения и инженерии. «Это обеспечивает новый подход к доставке препаратов в мозг, особенно больших терапевтических средств, таких как антитела и наночастицы».
Мелиттин
Мелиттин – это широко изученный мембраноактивный пептид, который взаимодействует с клеточными мембранами. Исследователи заинтересованы в мелиттине из-за их потенциального терапевтического применения, особенно для противораковых подходов, поскольку высокие концентрации мелиттина могут быть токсичными для раковых клеток. Интересно, что, учитывая короткий химический состав аминокислот, они предоставляют возможность изменять и оптимизировать их дизайн для конкретных применений.
«В мембраноактивных пептидах много возможностей для настройки, поэтому у нас есть много возможностей для изучения дизайна. Мы надеемся в дальнейшем оптимизировать конструкцию пептидов с особыми биохимическими свойствами, которые могут обеспечить безопасное и обратимое открытие гематоэнцефалического барьера», – заявил Линвилл.
Перспективы исследования
В настоящее время исследователи смотрят в будущее в направлении разработки данной технологии. Ученые надеются протестировать оптимальные дозы на более крупных животных, поскольку размер мозга и объем крови между мышиным и человеческим мозгом различаются. Кроме того, исследователи надеются применить этот подход к больной мыши, чтобы продемонстрировать терапевтическую пользу. Наконец, учитывая используемые междисциплинарные подходы, исследователи надеются повысить актуальность тканеинженерной модели ГЭБ для лучшего прогнозирования исходов у мышей и, в конечном счете, у людей.
«Мелиттин изучался в течение многих десятилетий. Исследователи уже давно считают, что мелиттин может быть полезен для доставки лекарств, и текущая работа подтверждает это убеждение», – заключают исследователи.
Авторы другого исследования утверждают, что яд медоносных пчел убивает агрессивные клетки рака молочной железы.
