Como a barreira hematoencefálica (BHE) é um mecanismo de defesa natural que regula a entrada de substâncias no cérebro, desvendar os mistérios do cérebro e encontrar tratamentos eficazes para doenças como tumores cerebrais e doença de Alzheimer tem sido um desafio há muito tempo. Apesar dos seus efeitos protetores, a barreira hematoencefálica também coloca desafios significativos aos campos da neurologia e da oncologia, limitando a administração de medicamentos potencialmente salvadores de vidas às regiões cerebrais afetadas. Confrontados com estes desafios, os avanços recentes na ciência médica levaram a avanços emocionantes para contornar esta barreira e fornecer medicamentos diretamente onde são mais necessários, o que significa que é possível melhorar os resultados para pacientes com tumores cerebrais e doença de Alzheimer.
Hong Zhao, uma equipe do Houston Methodist Hospital e da Texas A&M University, além de Gefei Song, Pierce Plumlee e Ju Young Ahn, avaliaram abordagens clínicas contemporâneas para o tratamento de tumores cerebrais e da doença de Alzheimer. Esta revisão abrangente, publicada na conceituada revista Biomedicine & Pharmacotherapy, representa um importante passo em frente na melhoria dos tratamentos para estas doenças neurológicas desafiadoras.
Os métodos examinados incluem ultrassom focalizado (FUS), que inclui ultrassom focalizado de alta intensidade (HIFU) e ultrassom focalizado de baixa intensidade (LIFU); administração de medicamentos antitumorais melhorada com manitol; transcitose do conjugado droga-anticorpo mediada por receptor (ADC); e vetores virais para terapia genética. Os ensaios clínicos em andamento utilizando a tecnologia FUS podem ser divididos em três categorias: dispositivos de ultrassom implantados, dispositivos FUS guiados por RM (MRgFUS) e dispositivos guiados por neuronavegação.
Os pesquisadores também investigaram a complexa dinâmica molecular da BBB, que muda em resposta à doença. Ao adoptar uma abordagem de biologia de sistemas e estudar as interacções entre genes, proteínas, células e vias de sinalização, os investigadores estão a obter informações valiosas sobre os mecanismos associados a estas mudanças. Esta maior compreensão aumenta o potencial para identificar novas estratégias para a distribuição eficiente de medicamentos através da barreira hematoencefálica e da barreira hematoencefálica do tumor.
Embora o número de ensaios clínicos utilizando estes métodos tenha diminuído, os ensaios que combinam FUS com administração de medicamentos demonstraram eficácia promissora. “A maioria dos ensaios clínicos tem pequenos grupos de pacientes e, portanto, carece de poder estatístico para tirar conclusões, sugerindo a necessidade de investigação contínua destas estratégias”, concluíram os investigadores, enfatizando a necessidade de mais estudos. Os desafios restantes incluem o estabelecimento de um perfil de segurança, a determinação de parâmetros ideais, a minimização de efeitos fora do alvo, a coordenação do tempo de dosagem em relação à terapia FUS e a criação de uma abordagem padronizada para pacientes individuais.
As abordagens da biologia de sistemas fornecem novos insights sobre a regulação da barreira hematoencefálica e identificam novos alvos e vias potenciais para a administração de medicamentos. Ao integrar análises moleculares, análises de rede e modelos computacionais, os pesquisadores podem compreender melhor a complexidade da BBB e identificar estratégias alternativas de tratamento. Estas descobertas são promissoras para melhorar a seletividade das estratégias de administração de medicamentos e minimizar os efeitos fora do alvo. “Para atingir este objetivo, é necessário continuar a explorar e expandir a nossa compreensão dos complexos mecanismos moleculares envolvidos no cruzamento da BBB e na entrega direcionada de medicamentos ao cérebro”, argumentam os investigadores. Parece que a investigação contínua dos mecanismos de passagem da barreira hematoencefálica é crítica para o desenvolvimento de terapias eficazes para doenças do sistema nervoso central.
Esta revisão feita por uma equipe liderada por Stephen Wong, Ph.D., e Hong Zhao, Ph.D., ilumina múltiplas estratégias para contornar a barreira hematoencefálica (BHE) para tratar eficazmente doenças cerebrais, com foco na integração promissora do ultrassom focalizado (FUS) com a administração de medicamentos, o papel do manitol na promoção da permeabilidade dos medicamentos e o potencial de endocitose mediada por receptor (RMT) e abordagens de terapia genética. Em particular, após anos de experimentação rigorosa, a FUS combinada com a administração simultânea de microbolhas circulantes demonstrou uma eficácia cada vez mais promissora nos últimos ensaios clínicos, destacando o seu potencial como método não invasivo para melhorar a administração de medicamentos a regiões específicas do cérebro. Além disso, este estudo destaca a importância das abordagens emergentes da biologia de sistemas na compreensão da complexa dinâmica molecular do BBB. Esses métodos, incluindo análise molecular, análise de rede e modelagem computacional, são essenciais para identificar novos alvos e estratégias de distribuição de medicamentos destinados a melhorar os resultados do tratamento de tumores cerebrais e da doença de Alzheimer. O documento também destaca a necessidade de mais investigação para refinar estas tecnologias, estabelecer a segurança e desenvolver regimes de tratamento padronizados, adaptados às necessidades individuais dos pacientes, marcando um importante passo em frente na procura de tratamentos eficazes para doenças do sistema nervoso central.
No geral, as conclusões da revisão dos investigadores destacam o progresso no desenvolvimento de tratamentos inovadores para doenças do sistema nervoso central (SNC). Enquanto estamos à beira de uma nova era de intervenção neuroterapêutica, a possibilidade de melhorar significativamente os resultados para pacientes com tumores cerebrais e doença de Alzheimer não é apenas um sonho distante, mas uma realidade iminente. No entanto, eles também destacam a necessidade de mais pesquisas e refinamento dos métodos atuais. Continuar a explorar os mecanismos moleculares associados à penetração da barreira hematoencefálica (BHE) e à administração direcionada de medicamentos continua a ser fundamental para o desenvolvimento de tratamentos novos e eficazes para doenças do sistema nervoso central.
Referência do diário
Song G, Plumlee P, Ahn JY, Wong ST, Zhao H. “Estratégias translacionais e insights de biologia de sistemas para abertura e distribuição da barreira hematoencefálica em tumores cerebrais e doença de Alzheimer.” Biomed Pharmacother, novembro de 2023;167:115450. Número digital: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.115450
Sobre o autor
Stephen HuangPh.D., ocupa a Cátedra Distinta Presidencial John S. Dunn e lidera o SMAB e recursos compartilhados perto do Houston Methodist Cancer Center. Ele também dirige o TT & WF Chao Brain Center e o Laboratório de Biofotônica Translacional. Dr. Huang é professor da Universidade Cornell cuja pesquisa pioneira em bioengenharia envolve câncer e doenças neurológicas. Suas contribuições foram reconhecidas por meio de bolsas de estudo e homenagens de diversas organizações como IEEE, AIMBE, IAMBE, Optica, ACMI, AMIA e AAIA.
Hong ZhaoM.D., Ph.D., atua como professor associado de medicina molecular na Houston Methodist Academic Research e no Weill Cornell Medical College e atua como codiretor do Advanced Tissue and Cell Microscopy Core Facility da Houston Methodist. Sua pesquisa é apoiada por diversas bolsas do National Institutes of Health, todas na área de biologia de sistemas cancerígenos. Ela publicou mais de 100 publicações científicas, foi citada mais de 1.700 vezes e possui duas patentes nos EUA.
Song Gefei (Sylvia), Bacharel, Ele atuou como assistente de pesquisa no Departamento de Medicina de Sistemas e Bioengenharia (SMAB) do Houston Methodist Cancer Center e possui bacharelado duplo em biologia e estatística pela Universidade de Wisconsin-Madison. Atualmente, ela está cursando mestrado em bioestatística na Universidade da Califórnia, Berkeley. Sua pesquisa se concentra na compreensão dos mecanismos do câncer, modelagem de doenças e biologia computacional.
Estágio no departamento SMAB adjacente ao Houston Methodist Cancer Center com financiamento do NCI Cancer Systems Biology Consortium, Piers Plumley Atualmente cursando bacharelado em engenharia biomédica na Universidade do Alabama em Birmingham. Suas áreas de pesquisa incluem biologia do câncer, osteogênese e cardiomiopatias.
Um ZhuyingBS, engenheiro biomédico formado pela Universidade Johns Hopkins, atualmente é assistente de pesquisa de pós-graduação na Houston Methodist SMAB, cursando MD/PhD. na Texas A&M University. Sua dissertação, conduzida no laboratório de Wong, explorou o microambiente tumoral, a doença de Alzheimer, a biologia computacional e o aprendizado de máquina.
