Desarrollo de magnetoliposomas multifuncionales como vehículos de liberación de terapias combinadas de baja dosis y alta biodisponibilidad para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson (PD) es el resultado de la muerte selectiva de las neuronas dopaminérgicas en una región del cerebro conocida como sustancia negra de la parte compacta (SNpc). Los síntomas incluyen problemas en el control motor, así como pérdidas en las funciones cognitivas y comportamentales en las etapas más avanzadas de la enfermedad. Tanto factores genéticos como ambientales juegan un rol importante en el desarrollo de la enfermedad, siendo los genéticos responsables por 10-15% de los casos. En estos últimos se ha encontrado un impacto directo en la función mitocondrial, regulación de la respuesta antioxidante, neuroinflamación y degradación de proteínas. En PD se ha evidenciado la acumulación de agregados intracelulares de proteínas conocidos como cuerpos de Lewy, los cuales se encuentran fundamentalmente compuestos por neurofilamentos y proteínas pre-sinápticas como alfa-synucleina. Como ocurre en otras enfermedades neurodegenerativas, algunas células no-neuronales como los astrocitos activados se han encontrado en los procesos de neurodegeneración dopaminérgica. En particular, una actividad astrocítica deficiente se ha considerado responsable del daño a estas neuronas debido a un desbalance de estrés oxidativo mediado por glutatión reducido (GSH). En este sentido, se ha encontrado un menor número de astrocitos que expresan la enzima glutatión peroxidasa, lo que favorece las condiciones de degeneración neuronal. De la misma forma, la acción neuroprotectora de los astrocitos a través del suministro de factores tróficos. La mayoría de tratamientos que actualmente se administran a los pacientes actúan sobre la ruta dopaminérgica. Particularmente, la administración de levodopa (L-DOPA) es el tratamiento más empleado para PD en un esfuerzo para tratar de restaurar los niveles de dopamina. Otros tratamientos ampliamente utilizados incluyen inhibidores de monoamina oxidasa (MAO), agonistas de receptores de dopamina, inhibidores de catecol-O-metiltransferasa (COMT) y drogas anticolinérgicas. Recientemente, se han desarrollado terapias orientadas a restaurar la producción de GSH por parte de los astrocitos para controlar los procesos de estrés oxidativo. Dichos estudios han confirmado que la dopamina y no la L-DOPA mejora la liberación y tráfico de GSH. Otras drogas como el 8-OH-DPAT han buscado la activación del receptor astrocítico serotonina 1A (5-HT1A) ya que a través de esta ruta se induce la expresión de la molécula antioxidante con acción neuroprotectora metalotioneina-1/-2. A pesar de los esfuerzos realizados las terapias farmacológicas disponibles únicamente logran atenuar los síntomas, sin embargo, la degeneración neuronal asociada continúa siendo el reto de mayor importancia. Adicionalmente, cuando moléculas como L-DOPA son administradas oralmente, son rápidamente eliminadas por el cuerpo creando fluctuaciones en la concentración sanguínea que llevan a una estimulación intermitente, lo que a su vez resulta en discinesias (movimientos involuntarios anormales). En la práctica clínica, una de las estrategias para tratar de resolver estos retos consiste en la administración combinada de varios principios farmacológicos que incluyen además de L-DOPA, rasagilina y pramipexol. La rasagilina es un inhibidor de MAO y se emplea para tratar los síntomas no motores de PD a largo plazo, mientras que el pramipexol se emplea como un agonista de dopamina con un efecto más prolongado que L-DOPA. Esta aproximación ha llevado a mejoras en las fluctuaciones motoras, sin embargo, el paciente debe someterse a un estricto régimen que involucra varias tomas al día, lo cual es particularmente desventajoso para pacientes de la tercera edad. Adicionalmente, se han intentado formulaciones orales de liberación extendida, así como infusiones intestinales. Estas últimas con complicados procedimientos quirúrgicos que requieren hospitalización y cateterización. Los grupos de Ingeniería Biomédica y de Diseño de Productos y Procesos de la Universidad de los Andes han aunado esfuerzos para el desarrollo de una nueva plataforma de liberación de fármacos que es capaz de escapar las rutas de atrapamiento endosomal. La plataforma desarrollada emplea vehículos nanoestructurados magnéticos para conjugar la proteína transmembranal de E. Coli. De acuerdo a nuestros estudios, este bioconjugado es capaz de translocar la membrana celular sin provocar su ruptura. Estos resultados abren enormes posibilidades para el empleo del conjugado en la liberación de moléculas terapéuticas. La capacidad de translocación facilita además la encapsulación del conjugado con moléculas bioactivas acompañantes en liposomas, los cuales a su vez se han probado ampliamente como sistemas de liberación. A través de este proyecto se pretende estudiar la respuesta biológica de astrocitos ante la liberación intracelular y simultánea de moléculas farmacológicas a altos niveles de biodisponibilidad de manera continua y controlada. El entendimiento detallado de la actividad combinada de varias moléculas farmacológicas de interés resulta atractivo para el grupo de Bioquímica Experimental y Computacional de la Pontificia Universidad Javeriana, quienes se unen a este proyecto para determinar el impacto de la terapia propuesta sobre la producción de radicales superóxido, algunas actividades mitocondriales y la actividad de MAO en astrocitos. Este entendimiento biológico fundamental representa el primer paso para el diseño racional de terapias para el tratamiento de PD.