Un nuevo método administra fármacos a través de la barrera hematoencefálica

La mayoría de las medicinas no pueden atravesar la barrera hematoencefálica (BBB, por sus siglas en inglés), una membrana altamente selectiva que separa el sistema circulatorio del líquido que baña el cerebro; pero ciertos péptidos en venenos animales pueden navegar a través de ella para causar daño. Ahora, investigadores están sacando provecho de los furtivos ataques venenosos mediante el desarrollo de una estrategia basada en un péptido de veneno de abeja, apamina, para administrar medicamentos al cerebro.

"Pensamos que como los venenos de algunos animales son capaces de atacar el sistema nervioso central, deben poder atravesar la barrera hematoencefálica y posiblemente transportar fármacos a través de ella", dice el investigador principal, Ernest Giralt, del Instituto de Investigación en Biomedicina de Barcelona. El equipo presenta sus hallazgos este domingo en la 253 Reunión Nacional y Exposición de la Sociedad Química Americana (ACS, por sus siglas en inglés), que se celebra en San Francisco, Estados Unidos.

Se sabe que la apamina se acumula en el sistema nervioso central de las personas a las que les ha picado una abeja, por lo que la idea de usar el péptido amínico en sí tenía algunos inconvenientes. "Sabíamos que no podíamos usar apamina directamente porque es tóxica -dice--. Pero la buena noticia es que el origen de la toxicidad se conoce bien. Pensamos que, probablemente, podríamos modificar la apamina de tal manera que se eliminara la toxicidad, pero manteniendo todavía su capacidad de actuar como un transportador".

Crean una molécula a partir del péptido de un veneno

La toxicidad de la apamina proviene de sus interacciones con un canal de potasio en las neuronas. Un grupo con carga positiva en la molécula de apamina imita el ion potasio y bloquea el canal de potasio cuando se une a él. Para eliminar la toxicidad, el grupo de Giralt del Instituto de Investigación en Biomedicina eliminó el anclaje químico cargado positivamente que une la apamina al canal. Luego, los científicos comprobaron que la molécula todavía podía cruzar la BBB. "Esta modificación hizo a la apamina mucho menos tóxica y su capacidad para cruzar la BBB estaba intacta -resalta Giralt-. Fue una noticia muy buena".

Como siguiente paso, los investigadores comenzaron a remendar la molécula para hacerla más pequeño y también invisible al sistema inmune con el fin de reducir potenciales efectos secundarios. Después de varias versiones de apamina, dieron con una versión prometedora llamada Mini-Ap4. "Nos sorprendió que esta molécula cruzara la barrera hematoencefálica mucho mejor que la apamina en sí misma. Fue una serendipia pura", dice Giralt. Mini-Ap4 tampoco desencadenó una fuerte respuesta del sistema inmune en modelos animales, un factor importante en el diseño de fármacos.

Están en desarrollo otros métodos para atravesar la BBB, pero muchos de ellos están basados en péptidos lineales, que pueden ser degradados por las proteasas antes de que un medicamento llegue al cerebro. "Nuestros péptidos son cíclicos, o en una estructura de anillo, haciéndolos completamente resistentes a las proteasas", explica.

Después de estos estudios iniciales, el equipo pondrá a trabajar Mini-Ap4, probando dos estrategias de transporte diferentes. La primera será simplemente adjuntar Mini-Ap4 a una proteína con un enlace químico y ver si puede transportar la carga a través de la BBB. El segundo enfoque implicará llenar una nanopartícula con medicación y recubrir la nanopartícula con una gran cantidad de moléculas Mini-Ap4 para facilitar la transferencia a través de la BBB. Los investigadores estudiarán estas estrategias en células humanas y en ratones.

En otro trabajo preliminar, estos científicos descubrieron que su versión de apamina tiene en realidad dos conformaciones, o formas, y el equipo está usando espectroscopia de resonancia magnética nuclear para determinar cuál es biológicamente activa. "Con ese conocimiento, podríamos diseñar análogos aún mejores", dice Giralt, añadiendo que una persona que es alérgica a las abejas probablemente no sería alérgica a Mini-Ap4, pero considera que se necesita más trabajo para abordar este problema.