Nanobots agora podem entrar nas células cerebrais para espionar o que estão fazendo

Um dia, versões avançadas poderão detectar doenças – e possivelmente tratá-las

O objetivo de Deblina Sarkar é um dia desenvolver máquinas em miniatura que possam ajudar a tratar doenças neurológicas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. JIMMY DAY, MIT MEDIA LAB

010923 - Deblina Sarkar tem grandes sonhos para as pequenas máquinas que fabrica. Alguns de seus dispositivos eletrônicos ultraminúsculos são menores que um grão de poeira. E os sonhos dela? Eles são tão grandes que um dia poderão salvar sua mente.

Sarkar trabalha no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge. Seu objetivo é um dia colocar esses pequenos dispositivos dentro das células, ou neurônios, do cérebro humano. “Provavelmente estou trabalhando dia e noite em minha pesquisa”, diz ela. “Há um problema urgente em mãos.”

Ela está se referindo a distúrbios neurológicos que degradam a mente de milhões de pessoas em todo o mundo. Estes incluem a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Sarkar quer colocar nanodispositivos em nossos cérebros para detectar esses distúrbios – e eventualmente revertê-los. No laboratório, ela já está trabalhando para tornar esse sonho realidade.

Sua equipe de pesquisa está desenvolvendo dispositivos para funcionar em células vivas. Eles também estão criando dispositivos de computação “neuromórficos”. Estes são inspirados no cérebro humano e no sistema nervoso. Afinal, explica Sarkar, o cérebro é eficiente no processamento rápido de informações. (segue...) Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Snexplores. 

Nanomedicina diante da doença de Parkinson: de sistemas de entrega de medicamentos a nanoenzimas

2022 Oct 31 - Nanomedicine in the Face of Parkinson's Disease: From Drug Delivery Systems to Nanozymes.

Resumo - A complexidade e a carga geral da doença de Parkinson (DP) exigem novas abordagens farmacológicas para neutralizar a sintomatologia, reduzindo a neurodegeneração progressiva dos neurônios dopaminérgicos afetados. Uma vez que a assinatura fisiopatológica da DP é caracterizada pela perda dos níveis fisiológicos de dopamina (DA) e pelo mal dobramento e agregação da proteína alfa-sinucleína (α-syn), novas propostas buscam restaurar a DA perdida e inibir o dano progressivo derivado da α-syn patológica e seu impacto em termos de estresse oxidativo. Nessa linha, a nanomedicina (aplicação médica da nanotecnologia) alcançou avanços significativos no desenvolvimento de nanocarreadores capazes de transportar e entregar DA de estado basal de forma controlada nos tecidos de interesse, bem como nanoestruturas catalíticas altamente seletivas com propriedades para a eliminação de espécies reativas de oxigênio (responsáveis ​​pelo estresse oxidativo) e a proteólise de proteínas mal dobradas. Embora algumas dessas propostas permaneçam em seus estágios iniciais, o aprofundamento do nosso conhecimento sobre os processos patológicos da DP e os avanços da nanomedicina poderão propiciar o desenvolvimento de potenciais tratamentos para essa condição ainda incurável. Portanto, neste artigo, oferecemos: (i) um breve resumo das descobertas mais recentes sobre a fisiologia da regulação motora e (ii) os processos neuropatológicos moleculares associados à DP, juntamente com (iii) uma recapitulação do progresso atual na liberação controlada de DA por nanocarreadores e (iv) o projeto de nanoenzimas, nanoestruturas catalíticas com propriedades oxidorredutase, chaperon e protease-like. Finalmente, concluímos descrevendo as perspectivas e lacunas de conhecimento a serem superadas e consideradas à medida que a pesquisa em nanoterapias para DP continua, especialmente quando as traduções clínicas ocorrem.

Eles criam nanocorpos que podem curar Parkinson e outras doenças que afetam o cérebro

Ao contrário dos anticorpos, esses agentes são capazes de passar pelas células cerebrais e, assim, combater proteínas nocivas.

03 de agosto de 2022 - A ciência avança e, ao longo do tempo, nos oferece novidades e melhorias para aumentar nossa qualidade e expectativa de vida. Um dos avanços mais recentes é o desenvolvimento de um nanocorpo que tem a capacidade de contornar as células cerebrais e possivelmente tratar a doença de Parkinson.

Este nanocorpo foi criado por vários pesquisadores da Universidade Johns Hopkins, como parte de um estudo que busca encontrar novas formas de tratar doenças causadas por proteínas deformadas.

Anticorpos são inúteis

Essas proteínas, chamadas alfa-sinucleína, são capazes de se espalhar do intestino ou do nariz para o cérebro, causando um agravamento progressivo e exponencial da doença.

Geralmente, nosso corpo produz anticorpos para lidar com essas proteínas e, assim, impedir qualquer tipo de mal. No entanto, sua eficácia torna-se nula quando, para combater uma doença neurológica, eles precisam cruzar células cerebrais.

Este é justamente o obstáculo que eles tentaram superar com o estudo. Para fazer isso, eles decidiram usar nanocorpos, que são a menor versão de anticorpos. No entanto, esses agentes têm outro obstáculo, que é que, ao passarem pela célula cerebral, perdem a estabilidade e podem acabar desempenhando outra função.

Para evitar isso, eles os modificaram geneticamente para destruir as ligações químicas que são afetadas dentro de uma célula. Após vários experimentos em roedores, eles descobriram que ele mantinha sua estabilidade e poderia combater proteínas deformadas.

O PFFNB2, o mais eficaz

No total, a equipe de pesquisa criou até sete tipos semelhantes de nanocorpos, com o prefixo PFFNB, capazes de lidar com grupos de alfa-sinucleína. O protótipo que apresentou melhor desempenho foi o segundo, PFFNB2, que juntou os grupos de proteínas disformes, sem se distrair com outros tipos de moléculas.

No entanto, o PFFNB2 não é capaz de separar ou impedir o agrupamento de proteínas nocivas, mas pode alterar e desestabilizar a estrutura desses grupos.

“Surpreendentemente, induzimos a expressão de PFFNB2 no córtex e impediu que os aglomerados de alfa-sinucleína se espalhassem para o córtex cerebral do camundongo, a região responsável pela cognição, movimento, personalidade e outros processos de ordem superior”, explica Ramhari Kumbhar, co-autor da obra.

Mao, professor associado de neurologia, comemora o sucesso da pesquisa. Ele considera que, apesar de ser apenas o começo, pode ser “chave” ajudar os cientistas a analisar doenças neurológicas, como o Parkinson, e realizar novos tratamentos. Original em espanhol, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Antena3.

Tratamento com nanocorpos pode ajudar a limpar aglomerados de proteínas cerebrais na doença de Parkinson

À esquerda: aglomerados de alfa-sinucleína, que podem se acumular no cérebro e estão associados à doença de Parkinson. Direita: esses aglomerados após serem tratados com um novo tratamento de nanocorpos.Xiaobo Mao

 July 31, 2022 - Nanobody treatment could help clear brain protein clumps in Parkinson's.

Nanocorpo recém-desenvolvido pode atravessar células cerebrais resistentes e tratar a doença de Parkinson

Jul 28 2022 - Proteínas chamadas anticorpos ajudam o sistema imunológico a encontrar e atacar patógenos estranhos. Mini versões de anticorpos, chamados nanocorpos -; compostos naturais no sangue de animais como lhamas e tubarões -; estão sendo estudados para tratar doenças autoimunes e câncer. Agora, os pesquisadores da Johns Hopkins Medicine ajudaram a desenvolver um nanocorpo capaz de atravessar o exterior resistente das células cerebrais e desembaraçar proteínas deformadas que levam à doença de Parkinson, demência por corpos de Lewy e outros distúrbios neurocognitivos causados ​​pela proteína prejudicial.

A pesquisa, publicada em 19 de julho na Nature Communications, foi uma colaboração entre pesquisadores da Johns Hopkins Medicine, liderados por Xiaobo Mao, Ph.D., e cientistas da Universidade de Michigan, Ann Arbor. Seu objetivo era encontrar um novo tipo de tratamento que pudesse atingir especificamente as proteínas deformadas, chamadas alfa-sinucleína, que tendem a se aglomerar e atrapalhar o funcionamento interno das células cerebrais. Evidências emergentes mostraram que os aglomerados de alfa-sinucleína podem se espalhar do intestino ou do nariz para o cérebro, impulsionando a progressão da doença.

Em teoria, os anticorpos têm potencial para se concentrar em proteínas de alfa-sinucleína, mas os compostos de combate a patógenos têm dificuldade em atravessar a cobertura externa das células cerebrais. Para espremer através de revestimentos de células cerebrais resistentes, os pesquisadores decidiram usar nanocorpos, a versão menor de anticorpos.

Tradicionalmente, os nanocorpos gerados fora da célula podem não desempenhar a mesma função dentro da célula. Então, os pesquisadores tiveram que fortalecer os nanocorpos para ajudá-los a se manterem estáveis ​​dentro de uma célula cerebral. Para fazer isso, eles projetaram geneticamente os nanocorpos para livrá-los de ligações químicas que normalmente se degradam dentro de uma célula. Os testes mostraram que, sem as ligações, o nanocorpo permaneceu estável e ainda foi capaz de se ligar à alfa-sinucleína deformada.

A equipe fez sete tipos semelhantes de nanocorpos, conhecidos como PFFNBs, que podem se ligar a aglomerados de alfa-sinucleína. Dos nanocorpos que eles criaram, um -; PFFNB2 -; fez o melhor trabalho de glomming em aglomerados de alfa-sinucleína e não em moléculas únicas, ou monômero de alfa-sinucleína. As versões monoméricas da alfa-sinucleína não são prejudiciais e podem ter funções importantes nas células cerebrais. Os pesquisadores também precisavam determinar se o nanocorpo PFFNB2 poderia permanecer estável e trabalhar dentro das células cerebrais. A equipe descobriu que em células e tecidos do cérebro de camundongos vivos, o PFFNB2 era estável e mostrava uma forte afinidade com aglomerados de alfa-sinucleína em vez de monômeros de alfa-sinucleína únicos.

Testes adicionais em camundongos mostraram que o nanocorpo PFFNB2 não pode impedir que a alfa-sinucleína se colete em aglomerados, mas pode romper e desestabilizar a estrutura dos aglomerados existentes.

Surpreendentemente, induzimos a expressão de PFFNB2 no córtex e impediu que aglomerados de alfa-sinucleína se espalhassem para o córtex cerebral do camundongo, a região responsável pela cognição, movimento, personalidade e outros processos de alta ordem”.

Ramhari Kumbhar, Ph.D., co-primeiro autor, pós-doutorando, Johns Hopkins University School of Medicine

"O sucesso do PFFNB2 na ligação de aglomerados de alfa-sinucleína prejudiciais em ambientes cada vez mais complexos indica que o nanocorpo pode ser a chave para ajudar os cientistas a estudar essas doenças e, eventualmente, desenvolver novos tratamentos", diz Mao, professor associado de neurologia. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: News-medical.

Nova pesquisa pode ajudar a projetar nanocontêineres para entrega de medicamentos

11 March 2022 - New research could help design nanocontainers for drug delivery.

Pesquisa busca desenvolver um novo tratamento para a doença de Parkinson

111021 - O projeto propõe o desenvolvimento de uma nanomedicação que impeça o avanço da doença, melhorando a qualidade de vida dos pacientes.

A doença de Parkinson é um distúrbio progressivo e degenerativo do movimento neurológico que afeta milhares de pessoas em todo o mundo. À medida que progride, a doença torna-se cada vez mais incapacitante, dificultando ou impossibilitando a realização de atividades cotidianas simples, como tomar banho ou vestir-se. Muitos dos sintomas da doença de Parkinson envolvem controle motor, a capacidade de controlar seus músculos e movimentos. Essas alterações ocorrem principalmente devido à morte de neurônios dopaminérgicos.

O custo mundial dos medicamentos para essa doença é estimado em cerca de US $ 11 bilhões, sendo o tratamento cerca de três a quatro vezes mais caro para pacientes em estágios avançados da doença. Os tratamentos existentes são sintomáticos, ou seja, substituem parcialmente a dopamina em falta, mas não impedem a progressão da doença. O projeto de pesquisa liderado pela cientista e neurologista Katherine Athayde Teixeira de Carvalho e sua equipe, do Instituto dePesquisas Pelé Pequeno Príncipe, busca o desenvolvimento de um novo tratamento, capaz de prevenir a morte de neurônios, preservando assim a qualidade de vida dos portadores e reduzindo custos de tratamento.

“As células-tronco têm capacidade regenerativa e potencial de diferenciação. Evidências sugerem que o efeito terapêutico dessas células advém de produtos extracelulares, como microRNAs. Diante disso, nosso estudo propõe uma terapia baseada em microRNAs. Os microRNAs que não apresentam efeitos tóxicos são incorporados em nanoemulsões e usados ​​em testes pré-clínicos. A doença de Parkinson é induzida em camundongos, e os animais são tratados por quatro a oito semanas com a nanomedicação. Assim, espera-se o desenvolvimento de uma nanomedicação segura para uma futura proposição de ensaio clínico”, explica a pesquisadora. A nova terapia será testada por via nasal e intravenosa.

“Teremos três anos para desenvolver o projeto, ao final do qual esperamos contribuir para a oferta de um tratamento mais resolutivo, mais econômico e com resultados em mais qualidade de vida aos pacientes com doença de Parkinson atendidos pelo Sistema Único de Saúde ( SUS)”, enfatiza o cientista.

Financiamento
A pesquisa foi aprovada no Programa Nacional de Genômica e Saúde de Precisão, lançado pelo governo federal em 2020 para estimular o desenvolvimento científico e tecnológico nas áreas de genômica e saúde de precisão no SUS, além de impulsionar o crescimento da indústria nacional de genômica. Para o seu desenvolvimento, recebeu um investimento de mais de US $ 566 mil.

Centro de Processamento Celular
O grupo de pesquisa liderado pela Dra. Katherine também está trabalhando em um novo projeto, que pretende implantar um Centro de Processamento Celular no Instituto de Pesquisa para o fornecimento de células-tronco e seus derivados no âmbito da terapia celular inovadora em todo o país.

“É um sonho que temos, mas vai depender de muito apoio da sociedade para a concretização, devido aos seus custos elevados”, destaca a diretora-geral do Instituto, Ety Cristina Forte Carneiro.

Com a implantação do Centro de Processamento Celular será possível isolar e cultivar células-tronco de diversos tecidos, como adiposo e hematopoiético; fornecer células-tronco para terapias halógenas e autólogas para o tratamento padrão e já estabelecido para algumas doenças; desenvolver terapias investigativas para doenças não tratadas, também chamadas de doenças órfãs; e gerar receitas que sustentam o próprio Centro, além de contribuir para a sustentabilidade econômica do Complexo Pequeno Príncipe. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Pequenoprincipe.

Veja também: 09/10/2021 - Comunidade científica critica o corte milionário nas bolsas de estudo e apoio à pesquisa.

Nanoemulsão Intranasal para a Gestão da Doença de Parkinson

260921 - Nanoemulsão Intranasal para a Gestão da Doença de Parkinson.

Este livro cobre os desafios biofarmacêuticos associados aos medicamentos antiparkinson, a administração de medicamentos cerebrais para a doença de Parkinson e a estratégia intranasal para a administração de medicamentos cerebrais. Além disso, muitos tópicos como fatores que afetam a administração de drogas intranasais, necessidade de nanocarrier, nanoemulsão na administração de drogas cerebrais por via intranasal, estudos na área de administração de drogas por via intranasal (nose-to-brain), estudos relacionados à nanoemulsão para a administração de drogas cerebrais por via intranasal são abordados neste livro.

Postagem feita a partir da publicidade do livro. Creio que no Brasil e mesmo no mundo, ainda estejamos distante da tecnologia nano para tratar o parkinson de forma não experimental, mais acentuadamente via nasal. De qualquer foma vislumbra-se parte do futuro na gestão de nossa doença.

Nanopartículas poliméricas entregam dopamina ao cérebro de rato afetado por Parkinson

Nanoencapsulation of dopamine. Image Credit: ICN2/IBB-UAB.

Jun 2 2021 - Polymeric Nanoparticles Deliver Dopamine to Parkinson’s-Affected Rat Brain.

Material nanotecnológico pode ajudar no diagnóstico e tratamento de doenças como Alzheimer e Parkinson

Nanobastões de ouro combinados a peptídeos sintéticos facilitam a detecção de placas amiloides – estruturas relacionadas com o desenvolvimento de diversas enfermidades (imagem: Science/divulgação)

01 de março de 2021 - Material nanotecnológico pode ajudar no diagnóstico e tratamento de doenças como Alzheimer e Parkinson.

Tratamento potencial da doença de Parkinson usando nanotubos de carbono de nova geração: um estudo biomolecular in silico

27 Jan 2021- Resumo

Antecedentes: Um dos mecanismos subjacentes da doença de Parkinson é a agregação de proteínas α-sinucleína, incluindo amiloides e corpos de Lewy no cérebro. Objetivo: estudar o efeito inibitório de nanotubos de carbono dopados (CNTs) na agregação amilóide. Materiais e métodos: ferramentas de dinâmica molecular foram utilizadas para simular a influência dos CNTs dopados com fósforo, nitrogênio e bromo e nitrogênio na formação da α-sinucleína amilóide. Resultados: Os CNTs exibiram fortes interações com α-sinucleína, com os CNTs dopados com fósforo tendo as interações mais substanciais. Conclusão: Os CNTs dopados, especialmente o nanotubo de carbono dopado com fósforo, podem prevenir eficazmente a formação de α-sinucleína amiloide, portanto, pode ser considerado como um tratamento potencial para a doença de Parkinson. No entanto, são necessárias mais investigações in vitro e clínicas. (segue…) Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Futuremedicine.

Enzima artificial pode levar a um novo tratamento para a doença de Parkinson

Fotomicrografia mostrando um corpo de Lewy (centro), um aglomerado de proteínas alfa-sinucleína mal dobradas que se acredita ser um fator na doença de Parkinson. A inserção mostra a localização da substantia nigra, uma área do cérebro que influencia o movimento e a cognição, onde este corpo de Lewy foi encontrado. Uma equipe da Johns Hopkins Medicine desenvolveu uma enzima artificial que impede a propagação da alfa-sinucleína mal dobrada e pode levar a uma terapia para o mal de Parkinson. Crédito: Gráfico criado por M.E. Newman, Johns Hopkins Medicine, usando imagens de domínio público

Um crescente corpo de pesquisas tem mostrado alfa-sinucleína deformada e mal dobrada

6 de janeiro de 2021 - Uma equipe de pesquisadores criou uma enzima artificial que pode ajudar a formar um novo tratamento para a doença neurodegenerativa de Parkinson.

A equipe da Johns Hopkins Medicine criou a enzima que impede a propagação da alfa-sinucleína mal dobrada - a proteína que causa a doença de Parkinson. A proteína alfa-sinucleína viaja do intestino para o cérebro, onde se une em grupos letais conhecidos como "corpos de Lewy", que causam a morte das células cerebrais.

O estudo foi publicado na revista Nano Today.

Enzimas artificiais

As enzimas artificiais foram criadas pela equipe por suas propriedades antioxidantes e são combinações nanométricas de platina e cobre chamadas de ‘nanoligas bimetálicas PtCu’. A capacidade antioxidante depende em grande parte da composição da liga, dizem os pesquisadores.

O pesquisador sênior do estudo Xiaobo Mao, professor assistente de neurologia da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, disse: “O estresse oxidativo causado por espécies reativas de oxigênio é inevitável e aumenta com a idade devido à lentidão mecanística em processos como a degradação de proteínas. Isso indica a importância dos antioxidantes, porque na doença de Parkinson, espécies de oxigênio reativas em trânsito promovem a disseminação de alfa-sinucleína mal dobrada, levando a piores sintomas. ”

Como eles funcionam? Os pesquisadores dizem que as enzimas comem espécies reativas de oxigênio, uma vez injetadas no cérebro, o que ajuda a prevenir danos aos neurônios.

No modelo de fibrila dos pesquisadores, que replica o processo de neurodegeneração dos corpos de Lewy, a nanoenzima diminui a patologia induzida pela alfa-sinucleína e inibe a neurotoxicidade, além de diminuir as espécies reativas de oxigênio e impedir a alfa-sinucleína de passar da célula para célula e da substância negra ao estriado dorsal.

Mao já colaborou no passado com o especialista em doença de Parkinson Ted Dawson, professor de neurologia e diretor do Instituto de Engenharia Celular da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, que acrescentou evidências de que a alfa-sinucleína mal dobrada viaja ao longo do nervo vago do intestino ao cérebro.

Mao espera que novas pesquisas possam conectar as duas descobertas e levar a um tratamento para a doença de Parkinson direcionado ao intestino. Ele disse: “Nós sabemos que as nanoenzimas funcionam quando injetadas diretamente no cérebro. Agora, gostaríamos de ver se as nanoenzimas podem bloquear a progressão da doença induzida pela alfa-sinucleína patogênica viajando do intestino, através da barreira hematoencefálica e para o cérebro.” Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Healtheuropa.

Entrega não invasiva de nanopartículas carregadas de levodopa ao cérebro via vasculatura linfática para melhorar o tratamento da doença de Parkinson

05 January 2021 - Non-invasive delivery of levodopa-loaded nanoparticles to the brain via lymphatic vasculature to enhance treatment of Parkinson’s disease

Estimulando neurônios com nanodiscos magnéticos

Jul 20, 2020 - (Nanowerk News) Além de responder a estímulos elétricos e químicos, muitas das células neurais do corpo também podem responder a efeitos mecânicos, como pressão ou vibração. Mas essas respostas foram mais difíceis para os pesquisadores estudarem, porque não havia um método facilmente controlável para induzir essa estimulação mecânica das células. Agora, pesquisadores do MIT e de outros lugares descobriram um novo método para fazer exatamente isso.

A descoberta pode oferecer um passo em direção a novos tipos de tratamentos terapêuticos, semelhantes à neuroestimulação eletricamente usada para tratar a doença de Parkinson e outras condições. Diferentemente dos sistemas, que exigem uma conexão de fio externa, o novo sistema ficaria completamente livre de contato após uma injeção inicial de partículas e poderia ser reativado à vontade através de um campo magnético aplicado externamente.

A descoberta é relatada na revista ACS Nano ("Magnetic Vortex Nanodiscs Enable Remote Magnetomechanical Neural Stimulation"), em um artigo da ex-pós-doc Danijela Gregurec do MIT, Danijela Gregurec, Alexander Senko PhD '19, Professora Associada Polina Anikeeva, e nove outras no MIT, Boston’s Brigham and Women’s Hospital e na Espanha. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: NanoWerk.