Ett japanskt forskarlag har utvecklat en cyklisk peptid (en kedja av aminosyror som är cirkulärt bundna) som förbättrar penetrationen av blod-hjärnbarriären (BBB). Genom att fästa den cykliska peptiden till ytan av nanopartiklar, forskning och utveckling av nya läkemedelsnanobärare för läkemedelsleverans till hjärnan blir möjlig.

Till skillnad från blodcirkulationen till de perifera organen i kroppen, BBB förhindrar olika ämnen, inklusive många droger, från att flytta från blodet till hjärnan. Bioläkemedel och makromolekylära läkemedel väcker uppmärksamhet som nya behandlingar för tidigare obehandlade sjukdomar och för att förbättra resultaten. Dock, dessa högmolekylära läkemedel kan inte penetrera BBB. Teknik som kan leverera dem till hjärnan skulle ge betydande framsteg i utvecklingen av mediciner som verkar på hjärnan.

Syftar till att utveckla teknologier som är tillämpliga på olika läkemedel, ett forskarlag från Kumamoto University, Japan arbetade med att utveckla en cyklisk peptid som kan penetrera BBB. I deras sökande efter att hitta en peptid med önskad funktion, de vände sig till virus som kallas fager. Från ett fagbibliotek listar cykliska peptider med 10 ⁹ typer av aminosyrasekvenser, forskarna sökte efter fager som kunde penetrera mänskliga BBB-modellceller och analyserade deras sekvenser. Eftersom storleken på en fag (ca 1, 000 nanometer) är större än makromolekylära läkemedel, forskarna förväntade sig att dessa cykliska peptider också skulle tillåta läkemedelspenetration i BBB.

Av de två nya cykliska peptiderna de upptäckte, en främjade fagpenetrering inte bara i humana BBB-modellceller utan även i apa och råtta BBB-modellceller. Vidare, denna fag kunde hittas i hjärnan på en mus 60 minuter efter intravenös injektion. I ytterligare experiment, forskarna modifierade liposomer genom att lägga till den cykliska peptiden till ytan av liposomerna och därigenom skapade 150 nanometerstora konstgjorda nanopartiklar. När denna modifierade liposom injicerades intravenöst i en mus, den upptäcktes också i hjärnan 60 minuter senare, vilket visar att den nya cykliska peptiden underlättar penetrering av fag- och liposomnanopartiklar genom BBB vilket möjliggör leverans till hjärnan.

"Liposomer är en nanobärare som kan kapsla in olika ämnen. Liposomen vars yta har modifierats med denna nya cykliska peptid kan användas som en nanobärare för att kringgå BBB. Ett sätt att leverera makromolekylära läkemedel till hjärnan har öppnats, ", sade professor Ohtsuki. "Vi förväntar oss att denna forskning kommer att bidra väsentligt till utvecklingen av läkemedel för sjukdomar i centrala nervsystemet, inklusive Alzheimers sjukdom."