Il trattamento con peptidi protegge il cervello dai danni post-ictus nei topi / Peptide Treatment Protects Brain from Post-Stroke Damage in Mice

 Il trattamento con peptidi protegge il cervello dai danni post-ictus nei topi / Peptide Treatment Protects Brain from Post-Stroke Damage in Mice

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un trattamento a base di peptidi in grado di ridurre significativamente il danno cerebrale a lungo termine dopo un ictus, una delle principali cause di disabilità a lungo termine. Pubblicato oggi sulla rivista Neurotherapeutics, il loro studio ha dimostrato che la terapia sperimentale può essere somministrata per via endovenosa ed attraversare la barriera emato-encefalica senza la necessità di interventi chirurgici od iniezioni invasive direttamente nel cervello. 

Attualmente, il trattamento dell'ictus si concentra sul ripristino del flusso sanguigno nell'area cerebrale interessata il prima possibile, in genere rimuovendo il coagulo di sangue tramite farmaci od intervento chirurgico. Tuttavia, il ripristino improvviso del flusso sanguigno può avere conseguenze a lungo termine per i pazienti, che spesso manifestano un declino cognitivo nell'anno successivo ad un ictus grave. 

"Gli attuali approcci clinici sono interamente focalizzati sul ripristino del flusso sanguigno", ha affermato Ayush Batra, MD, professore associato di neurologia e patologia presso la Feinberg School of Medicine della Northwestern University e neurochirurgo di terapia intensiva presso la Northwestern Medicine. "Qualsiasi trattamento che faciliti il ​​recupero neuronale e minimizzi il danno sarebbe molto efficace, ma questo Sacro Graal non esiste ancora. Questo studio è promettente perché ci sta guidando verso lo sviluppo di terapie per questo bisogno insoddisfatto".

La terapia sperimentale si basa sui peptidi terapeutici supramolecolari (STP), una tecnologia sviluppata presso la Northwestern University, nota anche come "molecole danzanti" per la sua natura dinamica. Uno studio precedente aveva dimostrato che una singola iniezione di STP poteva invertire la paralisi e riparare i tessuti danneggiati in un modello murino di lesione del midollo spinale. Immediatamente dopo l'iniezione, gli STP hanno formato un gel che riproduce la struttura della matrice extracellulare presente nel midollo spinale, imita il movimento delle molecole biologiche e incorpora agenti attivi che stimolano l'autoriparazione dei neuroni e la rigenerazione degli assoni per ripristinare la comunicazione persa. 

"Uno degli aspetti più promettenti di questo studio è che siamo riusciti a dimostrare che questa tecnologia terapeutica, che ha dimostrato risultati incredibili nelle lesioni del midollo spinale, può ora essere applicata ad un modello di ictus e può essere somministrata per via sistemica", ha affermato Samuel I. Stupp, PhD, professore presso la McCormick School of Engineering della Northwestern University e direttore fondatore del Center for Regenerative Nanomedicine. "Questo meccanismo di somministrazione sistemica e la capacità di attraversare la barriera emato-encefalica rappresentano un progresso significativo che potrebbe essere utile anche nel trattamento di lesioni cerebrali traumatiche e malattie neurodegenerative come la SLA".

Nello studio attuale, gli STP sono stati testati in un modello murino di ictus ischemico acuto, che rappresenta l'80% di tutti i casi di ictus negli Stati Uniti. In questo caso è stata utilizzata una concentrazione inferiore per prevenire la coagulazione quando la terapia peptidica entra nel flusso sanguigno. Le piccole dimensioni dei peptidi consentono loro di attraversare la barriera emato-encefalica e formare reti di nanofibre più grandi all'interno del cervello una volta che un numero sufficiente di molecole è passato attraverso.

I risultati hanno mostrato che gli STP hanno ridotto significativamente il danno cerebrale dopo un ictus, oltre ad attenuare l'infiammazione eccessiva e le risposte immunitarie. I topi sono stati seguiti per sette giorni, durante i quali il trattamento non ha mostrato segni di tossicità od altri effetti collaterali. 

Stupp ha spiegato che dopo la rimozione del coagulo, tutte le molecole dannose accumulate durante l'ostruzione vengono rilasciate contemporaneamente nel flusso sanguigno: "Le molecole danzanti portano con sé un'attività antinfiammatoria per contrastare questi effetti ed allo stesso tempo aiutano a riparare le reti neurali". 

In futuro, il gruppo prevede di studiare gli effetti a lungo termine di questo trattamento sul recupero post-ictus, oltre a testare l'aggiunta di molecole in grado di segnalare ai neuroni di rigenerarsi per migliorare ulteriormente i risultati. Con l'obiettivo finale di tradurre questa ricerca in una terapia in grado di integrare i trattamenti esistenti per l'ictus, limitando le lesioni cerebrali secondarie. Batra ha aggiunto: "Ridurre questo livello di disabilità con una terapia che potrebbe potenzialmente aiutare a ripristinare la funzionalità e minimizzare le lesioni avrebbe davvero un impatto significativo a lungo termine".

ENGLISH

Northwestern University researchers have developed a peptide-based treatment that can significantly reduce long-term brain damage after a stroke, a major cause of long-term disability. Published today in the journal Neurotherapeutics, their study showed that the experimental therapy could be delivered intravenously and cross the blood-brain barrier without the need for surgery or invasive injections directly into the brain. 

Stroke treatment currently focuses on restoring blood flow to the affected area of the brain as soon as possible, typically removing the blood clot through medication or surgery. However, the sudden return of blood flow can have long-term consequences for patients, who often experience cognitive decline in the year following a severe stroke. 

“Current clinical approaches are entirely focused on blood flow restoration,” said Ayush Batra, MD, associate professor of neurology and pathology at Northwestern University’s Feinberg School of Medicine and a neurocritical care physician at Northwestern Medicine. “Any treatment that facilitates neuronal recovery and minimizes injury would be very powerful, but that holy grail doesn’t yet exist. This study is promising because it’s leading us down a pathway to develop therapeutics for this unmet need.”

The experimental therapy is based on supramolecular therapeutic peptides (STPs), a technology developed at Northwestern also known as ‘dancing molecules’ due to their dynamic nature. A previous study had shown that a single injection of STPs could reverse paralysis and repair damaged tissue in a mouse model of spinal cord injury. Immediately after injection, the STPs formed a gel that matches the structure of the extracellular matrix found in the spinal cord, mimics the motion of biological molecules and incorporates active agents that encourage neurons to self repair and regrowing axons to restore lost communication. 

“One of the most promising aspects of this study is that we were able to show this therapeutic technology, which has shown incredible promise in spinal cord injury, can now begin to be applied in a stroke model and that it can be delivered systemically,” said Samuel I. Stupp, PhD, professor at Northwestern’s McCormick School of Engineering and founding director of the Center for Regenerative Nanomedicine. “This systemic delivery mechanism and the ability to cross the blood-brain barrier is a significant advance that could also be useful in treating traumatic brain injuries and neurodegenerative diseases such as ALS.”

In the current study, the STPs were tested in a mouse model of acute ischemic stroke, which accounts for 80% of all stroke cases in the U.S. A lower concentration was used in this case to prevent clotting as the peptide therapy enters the bloodstream. The small size of the peptides allows them to cross the blood-brain barrier and form larger nanofiber networks within the brain once enough of the molecules have passed through.

Results showed that the STPs significantly reduced brain damage following a stroke, as well as mitigating excessive inflammation and immune responses. Mice were followed for seven days, during which the treatment showed no signs of toxicity or other side effects. 

Stupp explained that after a clot is removed, all harmful molecules accumulated during the blockage get released at once into the bloodstream: “The dancing molecules carry with them some anti-inflammatory activity to counteract these effects and at the same time help repair neural networks.” 

Going forward, the team plans to study longer-term effects of this treatment on stroke recovery, as well as testing the addition of molecules that can signal neurons to regenerate to further improve results. With the ultimate goal of eventually translating this research into a therapy that can complement existing stroke treatments, curbing secondary brain injuries. Batra added: “Reducing this level of disability with a therapy that could potentially help in restoring function and minimizing injury would really have a powerful long-term impact.”

Da:

https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/translational-research/peptide-treatment-protects-brain-from-post-stroke-damage-in-mice/?_hsenc=p2ANqtz-8f6zUwjoT3B1CZcW5n6LJI4oLunGl87XdvLNi9F8mKbReA5qzAnhTBpikeZ1dxB0f4z32Esii1_mHvCmNG21E8EHH2-5j0aSzskOeiWb9OT_yEjos&_hsmi=397478482