Ultrasonido permite que los fármacos traspasen la barrera hematoencefálica
La barrera hematoencefálica (BHE) es una compleja barrera de permeabilidad altamente selectiva que separa la sangre que circula en el torrente sanguíneo del fluido o líquido extracelular cerebral del sistema nervioso central (SNC).
La barrera hematoencefálica, si bien cumple la vital función de actuar como una barrera o filtro de índole inmunológico y metabólico, para proteger al cerebro y mantener un microambiente químico, también se convierte en un obstáculo que dificulta la llegada de un 98% de los medicamentos administrados vía endovenosa, que se utilizan para tratar una gran variedad de enfermedades que afectan al SNC, como son la enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple, procesos inflamatorios infecciosos y no infecciosos del SNC , tumores y muchas otras.
Si bien, los investigadores han estado tratando de abrir la BHE desde la década de los cincuenta, en los últimos diez años se han alcanzado avances realmente aplicables en el ámbito de la salud.
Se han investigado diferentes estrategias, como métodos para la administración de medicamentos para aumentar la permeabilidad de la BHE. Una de ellas ha sido la aplicación de ultrafrecuencias para abrir pequeños canales en la BHE y favorecer la llegada de inyecciones endovenosas de microburbujas con medicamento en su interior.
El avance para obtener una apertura segura de la barrera hematoencefálica fue el uso de micro burbujas que interactúan con el campo de ultrasonido, conocidas como agentes de cavitación. Varios agentes de cavitación ya han sido aprobados por la agencia norteamericana FDA, ya que mejoran ostensiblemente el contraste a la hora de obtener imágenes ultrasónicas, oscilando rápidamente o «cantando» cuando son expuestos al ultrasonido.
Esta técnica se ha estado utilizando con bastante éxito hace más de un década, pero el inconveniente que presenta es que los fármacos administrados recorren todo el sistema circulatorio, llegando a distintos órganos y provocando reacciones adversas al medicamento (RAM).
Estudio prometedor
Un grupo de investigadores de la University of Oxford en el Reino Unido y la University of Twente de los Países Bajos han desarrollado una prometedora experiencia in vitro, sobre un cultivo celular, para ayudar a determinar el funcionamiento más detallado de la BHE: la forma en que realiza su apertura, cuánto tiempo demora en volver a cerrarse, así como los sonidos emitidos durante esos procesos.
«La principal ventaja de nuestro sistema es que utiliza tres modalidades que involucran luz, sonido y campos eléctricos, para monitorear simultáneamente las emisiones acústicas, la interrupción y la recuperación de la barrera hematoencefálica y la respuesta biológica de las células de la barrera hematoencefálica en tiempo real. (…) El tratamiento se puede monitorizar externamente mediante la ‘escucha’ del sonido re-irradiado desde los agentes de cavitación que interactúan con el campo de ultrasonido. Estas emisiones acústicas proporcionan información sobre la energía de la cavitación dentro de los vasos sanguíneos y ya se están utilizando para ajustar los parámetros de ultrasonido en tiempo real para reducir la probabilidad de dañar las células sanas durante el tratamiento”, manifestó Miles Aron, investigador de Oxford University.
El equipo de investigadores monitorizó la integridad de la BHE y las emisiones acústicas durante todo el proceso de tratamiento, recopilando datos en tiempo real.
Como restricción de los métodos anteriores, sólo se podía evaluar la medida de penetración de un método al realizar la administración en la BHE post tratamiento. Pero en esta experiencia, además, el equipo hizo uso de sondas fluorescentes (un tipo de marcadores) para evaluar los efectos sobre las células durante el tratamiento, así como las respuestas de índole mecánico y químicos de los agentes de cavitación al estar expuestos a ondas de ultrasonido en tiempo real.
Basándose en los prometedores resultados obtenidos para la apertura de la BHE, Aron reveló que «Con el Centro de Dispositivos de Dispensación de Medicamentos de Oxford, OxCD3, actualmente estamos trabajando en un método no invasivo para detectar y tratar las metástasis cerebrales antes de que se conviertan en mortales. Nuestro sistema in vitro jugará un papel crítico en el desarrollo de este y otros enfoques de próxima generación para la apertura de la barrera hematoencefálica mediada por ultrasonido«.
Implicancias futuras
Estos hallazgos son verdaderamente prometedores, ya que se podrán introducir de manera exitosa diferentes fármacos en el SNC, permitiendo alcanzar concentraciones adecuadas en el líquido extracelular cerebral para tratar patologías in situ y obtener mejores resultados terapéuticos, a menores dosis, además, sin que los fármacos alcancen a otros órganos, evitando así que ocasionen efectos sistémicos indeseados.
