Um sistema de estimulação cerebral profunda sem fio baseado em nanopartículas que reverte a doença de Parkinson

15 de janeiro de 2025 - Resumo

A tecnologia de estimulação cerebral profunda permite a modulação neural com controle espacial preciso, mas requer implantação permanente de conduítes (eletrodos). Aqui, descrevemos um nanosistema de estimulação cerebral profunda sem fio fototérmica capaz de eliminar agregados de α-sinucleína e restaurar neurônios dopaminérgicos degenerados na substância negra para tratar a doença de Parkinson. Este nanosistema (ATB NPs) consiste em nanocasca de ouro, um anticorpo contra o membro da família vaniloide do potencial do receptor transiente sensível ao calor 1 (TRPV1) e peptídeos β-sinucleína (β-syn) com um ligante responsivo ao infravermelho próximo. Os NPs ATB por injeção estereotáxica têm como alvo neurônios dopaminérgicos que expressam receptores TRPV1 na substância negra. Após irradiação pulsada no infravermelho próximo, os NPs de ATB, servindo como nanoantenas, convertem a luz em calor, levando ao influxo de íons de cálcio, despolarização e potenciais de ação em neurônios dopaminérgicos por meio de receptores TRPV1. Simultaneamente, os peptídeos de β-sinucleína liberados dos NPs de ATB cooperam com a autofagia mediada por chaperona iniciada pela proteína de choque térmico, HSC70, para eliminar efetivamente as fibrilas de α-sinucleína nos neurônios. Essas ações orquestradas restauraram os neurônios dopaminérgicos patológicos e os comportamentos locomotores da doença de Parkinson.

INTRODUÇÃO

A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio neurodegenerativo crônico caracterizado por disfunção motora e comprometimento da memória, que resultam da degeneração dos neurônios dopaminérgicos (DA) e da subsequente perda de DA na substância negra (SN) pars compacta e estriado (1). O foco principal das terapias médicas atuais é aumentar os níveis de DA estriatal, aliviando assim os sintomas em pacientes com DP. Atualmente, a principal estratégia terapêutica para DP reside principalmente em agentes que aumentam a sinalização de DA, notavelmente l-dopa e agonistas de DA (2, 3). Apesar de vários estudos, a progressão da DP raramente é efetivamente remediada pelas abordagens existentes devido à sua falha em restaurar neurônios degenerados no SN com modulação espacial precisa, ressaltando a necessidade urgente do desenvolvimento de estratégias terapêuticas inovadoras (4).

A estimulação cerebral profunda (DBS) pode resgatar neurônios lesionados excitando precisamente neurônios específicos usando estímulos externos, como luz, eletricidade, som e magnetismo (5). Entre esses estímulos, a estimulação de luz infravermelha próxima (NIR) provou ser particularmente eficaz na penetração de tecidos cerebrais profundos, incluindo o SN (6–8), despolarizando células ou induzindo potenciais de ação em neurônios (9, 10). Notavelmente, esses DBS mediados por estímulo geralmente requerem a implantação permanente de conduítes. Para superar essa limitação, uma abordagem alternativa é usar a optogenética, que introduz seletivamente genes exógenos que codificam proteínas sensíveis à luz (como canalrodopsinas) em neurônios alvos para modular a despolarização neuronal mediante exposição a estímulos luminosos (11, 12). Essa técnica é frequentemente realizada com o uso de transfecção ou transdução viral para conduzir a expressão gênica sensível à luz, o que levanta questões de segurança. Por exemplo, a síndrome cerebelar foi relatada em primatas tratados com vetores virais (13). Portanto, a estimulação direta de receptores expressos endogenamente nos neurônios danificados no SN sem modificação genética contornaria as preocupações acima. Um desses receptores é o membro da família vaniloide do potencial do receptor transiente sensível ao calor 1 (TRPV1), também um canal iônico, que é altamente expresso em neurônios DA no SN (14–16). Esses receptores podem ser ativados por estimulação térmica externa para causar influxo de cátions (17, 18), uma despolarização subsequente de neurônios (19–22) e possivelmente a liberação de DA (23). Assim, levantamos a hipótese de que os canais iônicos TRPV1 podem servir como um alvo modulador para ativar neurônios DA no SN para terapia de DP. (segue…) Fonte: science.

Doença de Parkinson revertida por nanopartículas estimulantes do cérebro

17 de janeiro de 2025 - Injeções de nanopartículas no cérebro podem reverter os sintomas da doença de Parkinson de maneira menos invasiva do que os tratamentos existentes, reduzindo efeitos colaterais como ansiedade, declínio cognitivo e depressão.

Esta é a conclusão de pesquisadores da China que mostraram que as injeções da partícula no cérebro de camundongos - e sua ativação com lasers - podem reduzir os sintomas característicos relacionados ao movimento da doença.

O segundo distúrbio neurodegenerativo mais comum, a doença de Parkinson, se manifesta por meio de problemas motores como equilíbrio prejudicado, movimento lento, rigidez muscular e tremores. De acordo com a Parkinson's Foundation, quase um milhão de americanos vivem com a doença de Parkinson - um número que deve aumentar para 1,2 milhão até o final da década.

Um paciente com doença de Parkinson consulta um médico. A doença causa equilíbrio prejudicado, movimentos lentos, rigidez muscular e tremores. Chinnapong / iStock / Getty Images Plus

Em pacientes com doença de Parkinson, uma proteína chamada "α-sinucleína" - que normalmente está envolvida na regulação de neurotransmissores - torna-se deformada, agrupando-se em estruturas semelhantes a fios chamadas fibrilas e massas maiores conhecidas como corpos de Lewy.

Esses acúmulos anormais interrompem a função das células cerebrais e levam à degeneração e, finalmente, à morte dos neurônios que produzem o neurotransmissor dopamina, que está envolvido no movimento, memória e motivação.

Para combater isso, um tratamento comum - "estimulação cerebral profunda" - vê pacientes implantados com eletrodos em regiões específicas do cérebro. Esses implantes são usados para enviar impulsos elétricos ao cérebro para ajudar a modular a atividade dos neurônios.

O problema com a estimulação cerebral profunda baseada em eletrodos, no entanto, é que ela é inerentemente invasiva; Por causa disso, pode causar declínio cognitivo e distúrbios emocionais, como ansiedade e depressão.

Alternativas menos invasivas foram desenvolvidas nos últimos anos, incluindo "estimulação transcraniana por corrente contínua" (na qual uma corrente é aplicada ao couro cabeludo) e "estimulação magnética transcraniana" (onde campos magnéticos são usados) - mas essas abordagens são limitadas por quão longe elas podem penetrar no cérebro e uma resolução espacial limitada.

Uma ilustração do Parkinson e do tratamento

Uma ilustração dos processos subjacentes da doença de Parkinson (acima) e o novo tratamento com nanopartículas ativadas por laser, abaixo. Atualmente, a nova terapia só foi testada em camundongos. A ciência avança 2025. DOI: 10.1126/sciadv.ado4927

Para lidar com essas limitações, a professora Chunying Chen, do Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia da China, e seus colegas desenvolveram uma forma sem implantes de estimulação cerebral direta baseada em nanopartículas que são ativadas por pulsos de laser infravermelho próximo. Fonte: newsweek.