Hur en parasitisk fisk kan hjälpa oss att bekämpa hjärncancer och stroke
Forskare vänder sig till en gammal fiskart i ett försök att hitta ett bättre sätt att leverera terapeutiska läkemedel i hjärnan för att behandla tillstånd och händelser som sträcker sig från cancer till stroke.
Bildkredit: T. Lawrence, Great Lakes Fishery Commission
Lampreys är en av de äldsta överlevande arterna av ålliknande käklös fisk. De befolkar både floder och kustvatten i tempererade regioner runt om i världen.
Dessa konstiga fiskar görs särskilt otrevliga av sin benfria, tandfodrade mun. De är också parasitiska och matar på blod från andra fiskar.
Ny forskning tyder på att dessa vattenlevande invånare kan tillhandahålla ett anpassningsbart medel för läkemedel som behandlar de biologiska effekterna av tillstånd eller hälsohändelser som påverkar hjärnan.
En nyligen genomförd studie, utförd av ett team av forskare från University of Wisconsin-Madison och University of Texas i Austin, har tittat på en typ av molekyl från immunsystemet hos lampreys, kallad ”variabla lymfocytreceptorer” (VLR).
Forskarna förklarar att det som gör VLR intressant är deras förmåga att rikta sig mot den extracellulära matrisen (ECM), ett nätverk av makromolekyler som ger struktur till cellerna de omger.
Detta nätverk utgör en stor del av centrala nervsystemet, så forskargruppen tror att VLR kan hjälpa till att bära droger till hjärnan, vilket ökar effektiviteten av behandlingar för hjärncancer, hjärntrauma eller stroke.
”Denna uppsättning riktade molekyler verkar något agnostisk för sjukdomen. Vi tror att den kan användas som en plattformsteknik i flera förhållanden. ”
Studieförfattare Prof. Eric Shusta
Forskarna testade sin hypotes om musmodeller av aggressiv hjärncancer, och de rapporterar sina resultat i tidskriften Vetenskapliga framsteg.
Ett lovande experiment
Normalt kommer läkemedel inte lätt att tränga igenom hjärnan eftersom de skyddas av hjärnblodbarriären, vilket hindrar potentiellt skadliga ämnen som läcker in i hjärnan. Denna barriär hindrar dock också att medicinen når sitt mål.
När det gäller vissa hälsohändelser som påverkar hjärnan, "lossnar hjärnblodbarriären", vilket kan utsätta hjärnan för ytterligare problem men också tillåter droger att komma in.
I den aktuella forskningen var utredarna intresserade av att testa effektiviteten hos VLR, och utnyttjade störningen av hjärnblodbarriären vid glioblastom, en aggressiv form av hjärncancer.
"Molekyler som detta [VLR] kunde normalt inte transportera gods in i hjärnan, men var som helst det är en blod-hjärnbarriärstörning kan de leverera droger direkt till patologiska platsen", förklarar prof. Shusta.
Forskargruppen arbetade med musmodeller av glioblastom och behandlade dem med VLR som var bundna till doxorubicin, ett läkemedel som används för att behandla denna cancerform hos människor.
Prof. Shusta och kollegor rapporterar att detta tillvägagångssätt var lovande och förlängde överlevnaden hos gnagare som behandlades med denna experimentella kombination.
Utredarna noterar att bindning av VLR till olika läkemedel kan ha en annan viktig fördel - det kan göra det möjligt för specialister att leverera betydligt högre doser av dessa läkemedel till hjärnans ECM.
"På samma sätt som vatten som blötläggs i en svamp kommer lampreymolekylerna potentiellt att ackumulera mycket mer av läkemedlet i den rikliga matrisen runt celler jämfört med specifik leverans till celler", illustrerar medförfattare Prof. John Kuo.
Och detta bindande "trick" kan hjälpa till att lösa ännu ett problem. Forskarna förklarar att hjärnceller kan vara deras egen fiende när det gäller behandling, eftersom de ”avskräcker” kemikalier som når dem.
Eftersom VLR: er riktar sig mot ECM som omger hjärnceller, kan detta dock göra det möjligt för läkemedlen att verka på cellerna under längre perioder.
"Detta kan vara ett sätt att hålla terapier på plats som annars inte ackumuleras bra i hjärnan så att de kan bli mer effektiva", säger medförfattare Ben Umlauf, Ph.D.
"Testa denna strategi i olika modeller"
Slutligen noterar forskarna att VLR: erna cirkulerade fritt genom kroppen i musmodellerna, men de ackumulerades inte i frisk vävnad. Detta antyder att dessa molekyler inte skulle störa friska, fungerande organ.
Framöver vill utredarna försöka kombinera VLR med andra typer av cancerläkemedel, inklusive de som används i immunterapi, för att se hur väl molekylerna skulle fungera med ett mer varierat utbud av terapier.
En annan möjlighet som forskarna skulle vilja undersöka är att använda VLR för att upptäcka eventuella störningar i blod-hjärnbarriären, vilket kan indikera att en hälsohändelse inträffar. De föreslår att göra detta genom att binda VLR till sofistikerade sonder som är kompatibla med hjärnbildningsteknik.
För närvarande är emellertid "Jag är glad över att testa denna strategi i olika system för sjukdomsmodeller", förklarar Kuo och tillägger att "[här] finns flera sjukdomsprocesser som stör blod-hjärnbarriären och vi kan tänka oss att leverera en mängd olika terapier med dessa molekyler. ”
