A barreira hematoencefálica bloqueia a entrada de anticorpos no cérebro. Isto limita o uso potencial de terapêutica com anticorpos para tratar doenças cerebrais, como tumores cerebrais.



Em outras partes do corpo, mais de 100 anticorpos terapêuticos aprovados pela Food and Drug Administration dos Estados Unidos são usados ​​por equipes médicas para tratar câncer e doenças autoimunes, infecciosas e metabólicas. Encontrar formas de transportar anticorpos terapêuticos através da barreira hematoencefálica – da corrente sanguínea periférica para o sistema nervoso central – poderia criar tratamentos eficazes que atuem no cérebro.

Em um novo estudo publicado na revista Frontiers in Cell and Developmental Biology , pesquisadores da Universidade do Alabama em Birmingham relatam que a adição direcionada ao local de um polímero biodegradável aprovado pela FDA nas regiões de dobradiça e próximo à dobradiça do anticorpo terapêutico trastuzumab facilitou efetivamente a administração cerebral deste anticorpo IgG1 monoclonal humano. Trastuzumabe é usado para tratar câncer de mama e vários outros tipos de câncer.

O trabalho preliminar nesta nova plataforma incluiu experimentos in vitro e em modelos de camundongos. Os pesquisadores dizem que o sistema de entrega ainda precisa ser otimizado e testado mais detalhadamente, mas observam que sua metodologia simples converte a terapêutica de anticorpos em uma forma distribuível pelo cérebro que mantém a funcionalidade médica do anticorpo.

"As preocupações com a entrada no cérebro assombram o desenvolvimento de terapias com anticorpos direcionados a doenças cerebrais, impedindo a tradução médica de anticorpos gerados em laboratório para práticas clínicas", disse Masakazu Kamata, Ph.D., líder do estudo e professor associado. no Departamento de Microbiologia da UAB. “Neste contexto, esta metodologia simples tem um grande potencial para servir como plataforma não apenas para reaproveitar a atual terapêutica de anticorpos, mas também para encorajar a concepção de novos anticorpos, para o tratamento de doenças cerebrais”.

O polímero biocompatível utilizado foi a poli 2-metacriloiloxietil fosforilcolina, ou PMPC, com comprimentos de cadeia de 50, 100 ou 200 monômeros. Os investigadores já tinham descoberto que este polímero não imunogénico, que a FDA aprovou como material de revestimento para dispositivos transplantáveis, poderia ligar-se a dois receptores nas células endoteliais microvasculares cerebrais que compõem a barreira hematoencefálica, e essas células poderiam então mover o polímero. através da barreira hematoencefálica por transcitose. A transcitose é um transporte especializado pelo qual a carga extracelular é trazida para dentro da célula, transportada através do citoplasma para o outro lado da célula e depois liberada.

Os pesquisadores da UAB foram capazes de clivar quatro ligações dissulfeto entre cadeias na dobradiça IgG1 do trastuzumabe e nas regiões próximas à dobradiça, criando grupos tiol. Cada grupo tiol foi então conjugado a uma cadeia do PMPC para criar moléculas de trastuzumab com um dos três comprimentos de cadeia, que denotaram como Tmab-PMPC50, Tmab-PMPC100 e Tmab-PMPC200.

Cada um destes anticorpos modificados ainda manteve a ligação específica do trastuzumab às células que expressam o antigénio HER2, o alvo do trastuzumab. Tanto o Tmab-PMPC50 quanto o Tmab-PMPC100 foram internalizados em células positivas para HER2 e promoveram a morte celular dependente de anticorpos, que é a funcionalidade médica pela qual o trastuzumabe mata as células de câncer de mama HER2+.

Os pesquisadores mostraram então que a conjugação do trastuzumab com PMPC melhorou a penetração da barreira hematoencefálica através das células epiteliais na barreira hematoencefálica através da via de transcitose. O translocável Tmab-PMPC100 foi o melhor na penetração eficiente da barreira hematoencefálica, ao mesmo tempo que manteve o reconhecimento do epítopo do trastuzumab, a capacidade do anticorpo de se ligar ao seu antígeno alvo.

Num modelo de ratinho, tanto o Tmab-PMPC100 como o Tmab-PMPC200 foram cerca de cinco vezes melhores na penetração cerebral do que o trastuzumab nativo. Em experimentos preliminares in vitro e em modelos de camundongos, o trastuzumabe modificado com polímero não induziu neurotoxicidade, não apresentou efeitos adversos no fígado e não perturbou a integridade da barreira hematoencefálica.

"Essas descobertas indicam coletivamente que a conjugação do PMPC atinge a entrega eficaz de anticorpos terapêuticos no cérebro, como o trastuzumabe, sem indução de efeitos adversos, pelo menos no fígado, na barreira hematoencefálica ou no cérebro", disse Kamata.

Outros também investigaram maneiras de fazer com que cargas como anticorpos atravessem a barreira hematoencefálica, observaram os pesquisadores.

No trabalho que levou ao estudo atual, os pesquisadores da UAB para o estudo atual mostraram que poderiam envolver várias cargas macromoleculares dentro de invólucros de PMPC, e essas nanocápsulas demonstraram circulação sanguínea prolongada, imunogenicidade reduzida e melhor distribuição cerebral em ratos e primatas não humanos.

No entanto, este sistema tinha desvantagens. As nanocápsulas exigiam a adição de ligantes de direcionamento para trazê-las ao alvo da doença e reticulantes degradáveis ​​que permitiriam a liberação da carga naquele local. Infelizmente, os microambientes associados a doenças muitas vezes carecem de condições que possam desencadear a degradação dos reticulantes.

Outros pesquisadores que buscam romper a barreira hematoencefálica investigaram vários ligantes além do PMPC para aumentar o transporte, como ligantes derivados de micróbios e toxinas, ou proteínas endógenas como as lipoproteínas. Estes geralmente apresentam propriedades superficiais indesejáveis ​​- como serem altamente imunogênicos, altamente hidrofóbicos ou carregados. PMPC não exibe essas características indesejáveis.

Os co-autores com Kamata no estudo, "Conjugação orientada ao local de poli (2-metacriloiloxietil fosforilcolina) para melhor entrega de anticorpos no cérebro", são Jie Ren, Chloe E. Jepson, Charles J. Kuhlmann, Stella Uloma Azolibe e Madison T Blucas, Departamento de Microbiologia da UAB; Sarah L. Nealy e Eugenia Kharlampieva, Departamento de Química da UAB; Satoru Osuka, Departamento de Neurocirurgia da UAB; e Yoshiko Nagaoka-Kamata, Departamento de Patologia da UAB.

Mais informações: Jie Ren et al, Conjugação orientada ao local de poli (2-metacriloiloxietil fosforilcolina) para melhor entrega de anticorpos no cérebro, Frontiers in Cell and Developmental Biology (2023). DOI:10.3389/fcell.2023.1214118
Fornecido pela Universidade do Alabama em Birmingham