La maggior parte dei farmaci non riesce a superare la barriera emato-encefalica (BBB), una membrana altamente selettiva che separa il sistema circolatorio dal fluido che bagna il cervello. Alcuni peptidi nei veleni animali, però, può attraversarlo per infliggere danni. Ora, i ricercatori stanno sfruttando gli attacchi furtivi velenosi sviluppando una strategia basata su un peptide di veleno d'api, apamina, per somministrare farmaci al cervello.

I ricercatori presenteranno oggi il loro lavoro al 253° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

"Abbiamo pensato che, poiché i veleni di alcuni animali sono in grado di attaccare il sistema nervoso centrale, dovrebbero essere in grado di attraversare la barriera emato-encefalica e possibilmente trasportare i farmaci attraverso di essa, "Ernest Giralt, dottorato di ricerca, dice. È noto che l'apamina si accumula nel sistema nervoso centrale delle persone che sono state punti dalle api.

Ma l'idea di usare il peptide apamin stesso aveva alcuni inconvenienti. "Sapevamo che non potevamo usare l'apamina direttamente perché è tossico, "dice. "Ma la buona notizia è che l'origine della tossicità è ben nota. Pensavamo di poter probabilmente modificare l'apamina in modo tale da eliminare la tossicità, ma manterrebbe comunque la sua capacità di agire come trasportatore."

La tossicità dell'apamina deriva dalle sue interazioni con un canale del potassio nei neuroni. Un gruppo caricato positivamente nella molecola di apamina imita lo ione potassio e blocca il canale del potassio quando si lega. Per eliminare la tossicità, Il gruppo di Giralt presso l'Istituto di ricerca in biomedicina (IRB Barcelona, Spagna) ha rimosso l'ancorante chimico caricato positivamente che fissa l'apamina al canale. Quindi, i ricercatori hanno verificato che la molecola potesse ancora attraversare la BBB. "Questa modifica ha reso l'apamina molto meno tossica, e la sua capacità di attraversare il BBB era intatta, " Dice Giralt. "Questa è stata un'ottima notizia."

Come passo successivo, i ricercatori hanno iniziato ad armeggiare con la molecola per ridurla e anche per renderla invisibile al sistema immunitario per ridurre i potenziali effetti collaterali. Diverse versioni di apamin più tardi, hanno finito con una versione promettente chiamata Mini-Ap4. "Ci ha sorpreso che questa molecola abbia attraversato la barriera emato-encefalica molto meglio dell'apamina stessa:è stata pura serendipità, " dice Giralt. Mini-Ap4, inoltre, non ha innescato una forte risposta del sistema immunitario nei modelli animali, un fattore importante nella progettazione di farmaci.

Altre navette BBB sono in fase di sviluppo, ma molti di essi sono basati su peptidi lineari, che può essere degradato dalle proteasi prima che un medicinale raggiunga il cervello. "La nostra nicchia è che i nostri peptidi sono ciclici, o in una struttura ad anello, rendendoli completamente resistenti alle proteasi, "Spiega Giralt.

Dopo questi primi studi, il team poi metterà al lavoro Mini-Ap4, testare due diverse strategie di spola. Il primo sarà semplicemente attaccare Mini-Ap4 a una proteina con un legame chimico e vedere se può trasportare il carico attraverso la BBB. Il secondo approccio prevede il riempimento di una nanoparticella con un farmaco e il rivestimento della nanoparticella con una foresta di molecole Mini-Ap4 per facilitare il trasferimento attraverso la BBB. I ricercatori studieranno queste strategie nelle cellule umane e nei topi.

In altri lavori preliminari, i ricercatori hanno scoperto che la loro versione di apamin ha in realtà due conformazioni, o forme, e il team sta usando la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare per capire quale è biologicamente attivo. "Con quella conoscenza, potremmo progettare analoghi ancora migliori, " dice Giralt. Aggiunge che una persona allergica alle api probabilmente non sarebbe allergica al Mini-Ap4, ma è necessario più lavoro per affrontare completamente questo problema.