С помощью ультразвука лекарства и защитные иммунные белки могут преодолеть гематоэнцефалический барьер, который не пускает их в больной мозг.

При лечении мозга неизбежно приходится сталкиваться с проблемой гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), через который лекарства просто не могут пройти. Стенки мозговых кровеносных сосудов служат непреодолимой преградой для всевозможных патогенов и потенциально токсичных веществ; более того, даже иммунные клетки и белки не могут пройти сквозь ГЭБ. (Мозгу пришлось обзавестись собственным дублёром иммунной системы, и её функции взяли на себя некоторые нейроглиальные клетки, задача которых – обслуживать нейроны.) Благодаря ГЭБу, пропускающему только простые питательные вещества и продукты метаболизма, мозг чувствует себя практически идеально защищённым от внешней среды. Однако многие опасные болезни (например, рак или синдром Альцгеймера) возникают вовсе не столько из-за внешних патогенов, сколько потому, что в самом мозге что-то начинает идти не так.

Кровеносный сосуд мозга; клетки его стенок (зелёные) отличаются сверхплотными межклеточными контактами. (Фото C.J.Guerin, PhD, MRC Toxycology Unit.)

Микропузырьки из кровеносных сосудов под действием ультразвуки увеличивают проницаемость гематоэнцефалического барьера, и антитела из крови могут добраться до патогенных амилоидных отложений в нервной ткани. (Рисунок Emmanuel Thevenot, Sunnybrook Research

Около десяти лет назад Куллерво Хюнюнен (Kullervo Hynynen) из исследовательского центра Саннибрук в Торонто предложил метод, который мог бы на короткое время приоткрыть гематоэнцефалический барьер, тем самым сделав мозг доступным для иммунных белков и лекарств. Метод этот можно назвать пузырьково-ультразвуковым: микроскопические пузырьки, введённые в кровь, под действием слабого ультразвука должны были протиснуться сквозь плотные межклеточные контакты барьерные клеток.

Предполагалось, что кратковременный «пробой» ГЭБ поможет хотя бы отчасти подавить развитие болезни Альцгеймера. Бета-амилоидный пептид, который губит нервные клетки, должен уничтожаться клетками микроглии, но при синдроме Альцгеймера, когда бета-амилоида становится слишком много, микроглиальные клетки перестают с ним справляться. Однако после обработки ультразвуком, как показали опыты на мышах, микроглия начинала активнее поглощать нехорошие пептиды, и, кроме того, у животных с альцгеймероподобными симптомами улучшались когнитивные способности – например, животные начинали лучше ориентироваться в пространстве. Происходило так, по-видимому, оттого, что антитела, проникшие сквозь ГЭБ, стимулировали работу глиальных клеток.

Полученные результаты были опубликованы Хюнюненом и его коллегами в декабре прошлого года в журнале Radiology, а буквально на днях в Science Translational Medicine вышла ещё одна статья: в ней исследователи из Квинслендского университета описывают модификацию ультразвукового метода и его успешное применение – правда, тоже пока только на мышах. На сей раз ультразвуком обрабатывали не какую-то определённую зону черепа, а почти всю его поверхность. Спустя несколько недель мышей с альцгеймероподобными симптомами проверяли в трёх разных когнитивных тестах, и, как оказалось, микропузырьки с ультразвуком полностью восстанавливали животным память. Отложения бета-амилоида уменьшались в 2-5 раз, а количество его, поглощённого клетками микроглии, пропорционально увеличивалось.

Конечно, есть определённые сомнения в том, что метод подойдёт для людей – пусть ультразвук работает на мышах, но, во-первых, у человека мозг попросту больше, во-вторых, очень трудно будет стандартизовать применение ультразвука к человеческому гематоэнцефалическому барьеру. Нужно точно знать, насколько он делается проницаемым, как это зависит от продолжительности обработки, возможны ли тут негативные побочные эффекты. С другой стороны, масштабировать процедуру можно в экспериментах с более крупными животными, и как раз сейчас исследователи планируют серию опытов, в которых вместо грызунов будут кролики, козы и овцы, а в дальнейшем дело может дойти и до обезьян.

Кроме того, ультразвуком заинтересовали онкологи. Нейрохирург Тодд Мэйнпрайз (Todd Mainprize) и его коллеги из Университета Торонто предприняли клиническое тестирование метода с участием онкобольных: предполагается, что увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера повысит эффективность химио- и иммунотерапии. Похожие испытания проходят также во Франции. Хочется надеяться, что результаты будут обнадёживающими, ведь злокачественные опухоли мозга относятся к одним из самых неприятных видов рака: удалить хирургическим путём их можно далеко не всегда, а неоперативному лечению они поддаются с трудом.

Вообще, проблема гематоэнцефалического барьера давно занимает исследователей, и ультразвуковой «взлом» далеко не единственный способ его преодолеть. В качестве альтернативы можно вспомнить молекулу-отмычку, которую описали в 2011 году исследователи из Корнельского университета – ею оказался обычный аденозин, открывающий ГЭБ на 18 часов. Иное решение предложили два года назад врачи из больницы Френчей – им удалось затормозить развитие болезни Паркинсона у нескольких пациентов, совместив шприц с внутримозговым имплантатом: устройство подавало нейропротекторное средство прямо в мозг, в обход гематоэнцефалического барьера.