Nanoparticule bioactive care inversează boala Alzheimer prin refacerea barierei hematoencefalice

Un studiu condus în comun de Institutul de Bioinginerie din Catalonia (IBEC) și West China Hospital, Universitatea Sichuan (WCHSU), în colaborare cu parteneri din Regatul Unit, a demonstrat că o abordare bazată pe nanotehnologie bioactivă poate inversa patologia bolii Alzheimer la modele de șoarece. Publicat recent (octombrie 2025), studiul propune o schimbare de paradigmă: nanoparticulele nu mai sunt utilizate ca vehicule pasive pentru medicamente, ci ca „medicamente supramoleculare” care acționează activ asupra barierei hematoencefalice, restabilindu-i funcția protectoare.

Context

Creierul uman, deși reprezintă doar 2% din masa corporală, consumă aproximativ 20% din energia totală la adulți și până la 60% la copii. Această cerință energetică este susținută de o rețea vasculară densă, în care fiecare neuron este alimentat de propriul capilar — un sistem ce însumează aproape un miliard de capilare. Integritatea acestei rețele este esențială pentru funcționarea normală a creierului și pentru prevenirea bolilor neurodegenerative.

În boala Alzheimer, deteriorarea sistemului vascular și a barierei hematoencefalice (BBB) contribuie la acumularea de proteine toxice, în special amiloid-beta (Aβ), care interferează cu semnalizarea neuronală și funcțiile cognitive. Studii anterioare au sugerat că deficiențele de transport și de clearance ale acestor proteine reprezintă un punct critic în progresia bolii.

Despre studiul actual

Echipa internațională a proiectat nanoparticule bioactive capabile să funcționeze ca agenți terapeutici autonomi, nu doar ca transportatori de medicamente. Acestea au fost dezvoltate printr-o strategie de inginerie moleculară „bottom-up”, care a permis controlul strict al dimensiunilor și al numărului de liganzi de pe suprafață.

Mecanismul de acțiune se bazează pe restaurarea funcției proteinei LRP1 (Low-Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 1), un element-cheie în transportul amiloidului prin bariera hematoencefalică. În condiții normale, LRP1 leagă Aβ și facilitează transferul său din țesutul cerebral în circulația sanguină. În Alzheimer, acest mecanism devine disfuncțional: legarea prea puternică a Aβ duce la degradarea LRP1, iar legarea prea slabă compromite semnalul de transport, rezultând acumularea intracerebrală de proteine toxice.

Noile „medicamente supramoleculare” imită liganzii LRP1, leagă Aβ, traversează bariera hematoencefalică și reactivează procesul natural de clearance. Odată restabilită această cale, sistemul vascular își recapătă rolul fiziologic de eliminare a deșeurilor neuronale.

Metodologie și design experimental

Cercetătorii au utilizat modele de șoarece transgenice ce supraproduc Aβ și dezvoltă un declin cognitiv similar cu cel observat în boala Alzheimer umană. Animalele au primit trei doze de nanoparticule supramoleculare, urmate de monitorizare comportamentală și histologică.

Rezultatele au fost spectaculoase:

• La doar o oră după injectare, s-a observat o reducere de 50–60% a nivelurilor de Aβ în creier, conform primului autor al studiului, Junyang Chen, cercetător la West China Hospital și doctorand la University College London (UCL).

• Tratamentul a fost testat în diferite stadii ale bolii, cu evaluări cognitive și de memorie pe termen lung.

• Un exemplu remarcabil: un șoarece de 12 luni (echivalent cu un adult uman de 60 de ani) tratat cu nanoparticule a fost reevaluat la 18 luni (vârsta biologică echivalentă cu 90 de ani) și a prezentat comportament identic cu cel al unui șoarece sănătos.

Rezultate

Efectele terapeutice observate nu s-au limitat la reducerea amiloidului, ci au implicat refacerea durabilă a funcției vasculare cerebrale. Potrivit lui Giuseppe Battaglia, profesor de cercetare ICREA la IBEC și coordonator al grupului Molecular Bionics, efectul tratamentului se bazează pe un mecanism de feedback pozitiv:

„Când speciile toxice, precum amiloid-beta, se acumulează, boala progresează. Dar odată ce vasculatura își reia funcția, ea începe să curețe din nou aceste molecule nocive, permițând sistemului să își recâștige echilibrul.”

Prin reactivarea acestei cascade, nanoparticulele bioactive repornește procesul natural de „auto-curățare” al creierului, similar unui „buton de resetare” a metabolismului proteic neuronal.

La nivel molecular, nanoparticulele proiectate cu precizie interacționează cu receptorii membranari, modulând traficul receptorilor și activitatea LRP1. Acest control receptor-specific optimizează eliminarea Aβ și reechilibrează sistemul vascular cerebral.

În urma tratamentului:

• Bariera hematoencefalică a fost restaurată la nivel structural și funcțional;

• Circulația cerebrală a revenit la parametri normali;

• Nivelurile de Aβ au rămas scăzute pe termen lung;

• Performanțele cognitive au fost complet recuperate.

Lorena Ruiz Perez, cercetător în cadrul grupului Molecular Bionics de la IBEC și profesor asistent la Universitatea din Barcelona, a subliniat:

„Am demonstrat o eficiență remarcabilă în eliminarea rapidă a amiloidului, restabilind funcția normală a barierei hematoencefalice și ducând la o inversare spectaculoasă a patologiei Alzheimer.”

Concluzii și perspective

Acest studiu oferă un nou concept terapeutic pentru tratamentul bolii Alzheimer: intervenția asupra vasculaturii cerebrale și restabilirea funcției barierei hematoencefalice pot genera o reversie completă a simptomelor și a disfuncțiilor neuronale.

Nanoparticulele supramoleculare dezvoltate de echipă deschid calea către strategii clinice inovatoare care vizează componenta vasculară a bolilor neurodegenerative, nu doar agregatele proteice.

Consorțiul implicat în proiect a reunit experți din:

• Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC)

• West China Hospital și West China Xiamen Hospital, Universitatea Sichuan

• University College London (UCL)

• Xiamen Key Laboratory of Psychoradiology and Neuromodulation

• Universitatea din Barcelona (UB)

• Chinese Academy of Medical Sciences

• Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA)

Prin integrarea bioingineriei, nanotehnologiei și neuroștiințelor, această lucrare demonstrează că restaurarea rețelei vasculare cerebrale poate fi cheia pentru recuperarea funcțională a creierului afectat de Alzheimer, oferind o perspectivă radical nouă asupra tratamentului acestei boli devastatoare.