Teranostyczne nanonośniki nowej generacji dla detekcji, diagnostyki i neuroprotekcyjnego leczenia niedokrwiennych uszkodzeń mózgu

Udar niedokrwienny mózgu, czyli nagłe zatrzymanie krążenia mózgowego krwi prowadzi do
powstawania deficytów neurologicznych. Jest jedną z najczęstszych przyczyn śmierci i/lub długotrwałej
niepełnosprawności u ludzi. Zgodnie z raportami Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) aż 15
milionów ludzi na świecie choruje każdego roku na udar. Co więcej, biorąc pod uwagę obecną
pandemię, istnieje coraz więcej dowodów, że również u pacjentów dotkniętych COVID-19 mogą
wystąpić koagulopatie z powikłaniami zakrzepowo-zatorowymi, w tym udar niedokrwienny mózgu.
Dlatego zapobieganie i leczenie uszkodzeń mózgu związanych z procesami niedokrwiennymi to
główne, nierozwiązane problemy współczesnej medycyny.
Jak dotychczas pomimo postępu w zrozumieniu molekularnych mechanizmów procesów,
prowadzących do uszkodzenia funkcji neuronów, tylko niewielka liczba leków wykorzystywana jest w
zastosowaniach klinicznych, a ich skuteczność w leczeniu zarówno udaru niedokrwiennego mózgu jak
i innych chorób o obrazie niedokrwiennym nie jest zadowalająca. Jednym z głównych ograniczeń w
dotychczasowym leczeniu jest nieefektywne dostarczanie leków o działaniu neuroprotekcyjnym do
uszkodzonej części mózgu, jak również trudność w ocenie czy lek jest dobrze „adresowany” czyli, czy
dociera do miejsca przeznaczenia.
Teranostyka jest nową dziedziną medycyny polegającą na połączeniu funkcji terapeutycznej i
diagnostycznej w jednym preparacie. Zastosowanie nanotechnologii w teranostyce pozwoli na
opracowanie nośników, które jednocześnie dostarczą substancję leczniczą oraz pełnić będą funkcję
diagnostyczną.
Głównym celem projektu jest opracowanie nowej strategii dostarczania substancji o działaniu
neuroprotekcyjnym przy pomocy nanonośników, będących w stanie przekroczyć barierę krew-mózg,
nie wykazując negatywnego wpływu na jej normalne funkcjonowanie, a których obecność w danym
obszarze mózgu może zostać pokazana poprzez obrazowanie metodą rezonansu jądrowego (MRI). W
trakcie realizacji projektu zastosujemy różne metodologie enkapsulacji wybranych aktywnych
substancji o działaniu neuroprotekcyjnym wraz za znacznikami kontrastowymi dla obrazowania
metodami fluorescencyjną oraz MRI. Wymagany rozmiar nanonośników nie powinien przekraczać 150
nm. Nanonośniki powinny charakteryzować się brakiem toksyczności, mają być „niewidoczne” dla
układu immunologicznego, przenikać barierę krew-mózg oraz umożliwiać precyzyjne „dotarcie”
podawanej neuroprotekcyjnej substancji do uszkodzonego niedokrwieniem obszaru mózgu.
W projekcie nanonośniki fluorescencyjne użyte będą w testach komórkowych do oceny efektywności
działania zamkniętych w nich substancji oraz do ich lokalizacji ex-vivo, z wykorzystaniem
doświadczalnych modeli hodowli organotypowych hipokampa oraz deprywacji glukozy i tlenu.
Natomiast nanonośniki znakowane czynnikami kontrastowymi MRI posłużą do obserwacji in vivo
protekcyjnego działania badanych substancji, planowanych w zwierzęcym modelu choroby
niedokrwiennych (ischemii).
Ostatecznym celem projektu jest opracowanie nowych nośników leków które mogą być stosowane w
przyszłości w terapii udaru niedokrwiennego i innych patologii o podłożu niedokrwiennym. Co więcej,
poza leczeniem chorób mózgu, proponowana metodologia umożliwi syntezę wielozadaniowych
nanostruktur do podawania zarówno środków terapeutycznych, jak i kontrastowych MRI, potencjalnie
przydatnych dla celowanych terapii w przebiegu wielu chorób (np. COVID-19).