Уровни нейромедиаторов в головном мозге могут служить индикатором здоровья мозга и наличия нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Однако защитный гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) затрудняет доставку флуоресцентных сенсоров, способных обнаруживать эти малые молекулы, в мозг. Исследователи из журнала ACS Central Science нашли способ упаковки этих сенсоров для легкого проникновения через ГЭБ у мышей, что улучшает визуализацию мозга. При дальнейшем развитии эта технология может способствовать диагностике и лечению болезни Альцгеймера.
С возрастом уровни нейромедиаторов часто снижаются, но низкий уровень аденозинтрифосфата (АТФ) может указывать на болезнь Альцгеймера. Для измерения расположения и количества АТФ в мозге исследователи разработали флуоресцентные сенсоры из кусочков ДНК, называемых аптамерами, которые светятся при связывании с целевой молекулой. Были разработаны методы доставки этих сенсоров из кровяного русла в мозг, но большинство из них содержат синтетические компоненты, которые сложно преодолевают ГЭБ. Чтобы создать сенсоры для живой визуализации мозга, И Лу и его коллеги инкапсулировали сенсор на основе аптамера АТФ в микроскопические везикулы, полученные из клеток мозга, называемые экзосомами. Они протестировали новую систему доставки сенсоров на лабораторных моделях ГЭБ и на мышах с моделью болезни Альцгеймера.
Лабораторная модель ГЭБ состояла из слоя эндотелиальных клеток, расположенного над раствором, содержащим клетки мозга. Сенсоры, загруженные в экзосомы, почти в четыре раза эффективнее преодолевали эндотелиальный барьер и высвобождали флуоресцентный сенсор в клетки мозга, чем традиционные системы доставки. Это было подтверждено измерением уровня флуоресценции, индуцированной связыванием с АТФ. Затем команда Лю ввела мышам с моделью болезни Альцгеймера сенсоры, загруженные в экзосомы, или свободные незагруженные сенсоры. Измеряя сигналы флуоресценции у мышей, исследователи обнаружили, что свободные сенсоры в основном оставались в крови, печени, почках и легких, тогда как сенсоры, доставленные через экзосомы, накапливались в мозге.
У мышей с моделью болезни Альцгеймера сенсоры, доставленные экзосомами, выявили местоположение и концентрацию АТФ в различных областях мозга. В частности, было обнаружено низкое содержание АТФ в гиппокампе, коре и субикулуме, что является признаком заболевания. Исследователи утверждают, что их сенсоры на основе аптамера АТФ, загруженные в экзосомы, демонстрируют перспективы для неинвазивной живой визуализации мозга и могут быть дальше разработаны для создания сенсоров для ряда клинически значимых нейромедиаторов.
