Создан новый тип липидных наночастиц для доставки веществ в мозг

Доставка в мозг препаратов, предназначенных для лечения нейродегенеративных болезней, злокачественных опухолей, инфекций и инсультов, сильно осложняется тем обстоятельством, что многие из них при внутривенном введении не попадают в мозг из-за гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). В статье, вышедшей в Science Advances, предлагается новая система доставки веществ в мозг с помощью липидных наночастиц, в которые были вставлены синтетические липиды, созданные на основе нейромедиатора триптамина. Авторы работы назвали их NT-липидоидами (NT — от англ. Neurotransmitter). Благодаря NT-липидоидам наночастицы, сами по себе не способные к пересечению ГЭБ, могут эффективно проникать через него и доставлять свой груз в мозг.

Исследователи продемонстрировали возможности нового инструмента, доставив различные вещества в мозг мыши: гидрофобный флуоресцентный краситель, малые молекулы препарата амфотерицина B, биомакромолекулы — антисмысловые олигонуклеотиды и молекулы рекомбиназы Cre, сшитой с зелёным флуоресцентным белком (GFP).

Амфотерицин B является мощным противогрибковым средством, и авторы работы ранее уже детально изучили его фармакокинетику в составе липидных наночастиц. Однако в предыдущем исследовании амфотерицин B не попадал в мозг из-за ГЭБ.

Антисмысловой олигонуклеотид, успешно доставленный в мозг, был предназначен для нокдауна гена, кодирующего тау-белок, который задействован в развитии болезни Альцгеймера. Так как после внутривенного введения олигонуклеотида уровень мРНК тау-белка в нейронах головного мозга действительно снизился, новая платформа доставки не только обеспечила беспрепятственный проход молекул в мозг, но и позволила им проникнуть в клетки, сохранив свою функциональность.

Рекомбиназа Cre является одним из инструментов редактирования генов и вырезает последовательность, расположенную между двумя сайтами lox. Авторы работы продемонстрировали эффективность доставки функциональной рекомбиназы Cre в мозг с помощью новой платформы на примере мышей линии Ai14, которые несут искусственную вставку в геноме, окруженную сайтами lox. Как и в случае с олигонуклеотидом, липидные частицы с NT-липидоидами не только успешно доставляют фермент в мозг, но и обеспечивают его проникновение в клетки с сохранением функциональности.

Авторы работы показали, что липидные наночастицы с NT-липидоидами являются эффективными инструментами для доставки в головной мозг не только низкомолекулярных соединений, для которых ГЭБ непроницаем, но и инструментов для нокдауна генов и геномного редактирования посредством рекомбинации. Исследователи утверждают, что новая платформа может найти применение как в лечении разнообразных заболеваний нервной системы, так и в исследовательских задачах.

Схема доставки веществ в мозг с помощью NT-липидоидов (1), формулы и схема синтеза NT-липидоидов (2) и результаты доставки метки в мозг с помощью различных конструкций NT-липидоидов (3).

Credit: Feihe Ma et al. По Creative Commons Attribution-NonCommercial license