mágenes de microscopio de fluorescencia de lámina de luz de cerebros de ratones 12 h después de ser tratados (izquierda) o no (derecha) con nanopartículas.
Enfermedades
Científicos logran revertir el alzhéimer en ratones mediante nanopartículas
El enfoque para tratar la enfermedad se centra en restaurar la función normal del sistema vascular
Un equipo científico internacional, liderado conjuntamente por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y el Hospital West China de la Universidad de Sichuan, ha desarrollado una innovadora estrategia basada en nanotecnología que ha logrado revertir la enfermedad de Alzheimer en modelos murinos. A diferencia de las aproximaciones habituales en nanomedicina, que utilizan nanopartículas como vehículos para transportar sustancias terapéuticas, esta investigación introduce nanopartículas con actividad farmacológica intrínseca, denominadas «fármacos supramoleculares». Su principal objetivo no es actuar directamente sobre las neuronas, sino restaurar el correcto funcionamiento de la barrera hematoencefálica (BBB, por sus siglas en inglés), una estructura vital que protege al cerebro de agentes nocivos. Al reparar esta interfaz, los investigadores lograron revertir la progresión del Alzheimer en ratones.
El cerebro humano, órgano que consume alrededor del 20 % de la energía en adultos –y hasta un 60 % en el caso de los niños–, depende de una compleja red vascular compuesta por cerca de mil millones de capilares. Cada neurona está alimentada por uno de estos pequeños vasos, lo que pone de relieve la importancia crítica del sistema vascular para el mantenimiento de la salud cerebral. De ahí que la investigación subraye el papel fundamental del sistema vascular en patologías neurodegenerativas como el Alzheimer y otras formas de demencia.
Giuseppe Battaglia y Lorena Ruiz
Eliminación de proteínas dañinas
La BBB actúa como un filtro biológico que separa el tejido cerebral del torrente sanguíneo, impidiendo el paso de toxinas y patógenos. El equipo demostró que, mediante la intervención en un mecanismo específico, es posible favorecer la eliminación de proteínas dañinas, como la amiloide-β (Aβ), desde el cerebro hacia la sangre. En la enfermedad de Alzheimer, la acumulación de esta proteína impide la comunicación neuronal y acelera el deterioro cognitivo.
Un ratón de doce meses –60 años en humanos– recibió el tratamiento y en seis meses se asemejaba a un animal sano
Para probar esta estrategia, los científicos utilizaron ratones modificados genéticamente para producir mayores niveles de Aβ y replicar así los efectos típicos del Alzheimer. Se les administraron tres dosis de las nanopartículas desarrolladas, tras lo cual se monitoreó su evolución. Junyang Chen, primer coautor del estudio, investigador del Hospital West China y doctorando en el University College de Londres, destacó: «Solo una hora después de la inyección observamos una reducción del 50-60 % en la cantidad de Aβ dentro del cerebro».
Pero más allá de esta rápida eliminación de proteínas tóxicas, los hallazgos más impactantes se observaron a largo plazo. En uno de los experimentos, un ratón de doce meses (edad comparable a un ser humano de sesenta años) recibió el tratamiento y, seis meses después, su comportamiento se asemejaba al de un animal sano, pese a encontrarse en una etapa avanzada de la enfermedad.
Función en cascada
Giuseppe Battaglia, profesor de investigación ICREA en el IBEC y responsable del Grupo de Biónica Molecular, explicó: «El efecto a largo plazo proviene de la restauración del sistema vascular del cerebro. Creemos que funciona como una cascada: cuando se acumulan especies tóxicas como la beta amiloide, la enfermedad progresa. Pero una vez que la vascularización puede funcionar nuevamente, empieza a eliminar Aβ y otras moléculas dañinas, lo que permite que todo el sistema recupere su equilibrio. Lo más relevante es que nuestras nanopartículas actúan como un fármaco y parecen activar un mecanismo de retroalimentación que devuelve esta vía de eliminación a niveles normales».
En condiciones normales, la proteína LRP1 es clave para expulsar la Aβ del cerebro. Actúa como un centinela molecular, reconociendo esta sustancia y facilitando su transporte a través de la barrera hematoencefálica. No obstante, este sistema es vulnerable: si se une demasiado Aβ a los receptores o lo hace con demasiada fuerza, el proceso se interrumpe y la LRP1 se degrada. Si, por el contrario, el vínculo es débil, la señal no es suficiente para activar la eliminación. Ambas situaciones acaban provocando acumulación de Aβ. En este sentido, las nanopartículas desarrolladas imitan a los ligandos naturales de LRP1, se enlazan con Aβ y logran cruzar la barrera, facilitando la limpieza del sistema nervioso.
El enfoque bottom-up empleado en el diseño de estas nanopartículas ha permitido controlar de forma precisa su tamaño y dotarlas de una cantidad exacta de ligandos en su superficie, logrando una interacción muy específica con los receptores celulares. Esta estructura multivalente permite modular la actividad de los receptores de forma eficaz, contribuyendo tanto a la eliminación de Aβ como a la restauración del equilibrio vascular en el entorno cerebral.
Lorena Ruiz Pérez, investigadora del grupo de Biónica Molecular del IBEC y profesora adjunta en la Universidad de Barcelona, concluyó: «Nuestro estudio demostró una notable eficacia para lograr una rápida eliminación de Aβ, restaurar la función saludable en la barrera hematoencefálica y conducir a una sorprendente reversión de la patología del Alzheimer».
