Disruzione della barriera emato-encefalica con elettroporazione a onde sinusoidali

La barriera emato-encefalica o BBB (una struttura semipermeabile che regola il passaggio di sostanze tra il sangue e il sistema nervoso centrale) è rilevante per il trattamento nel trattamento delle malattie neurologiche, in particolare per i tumori maligni come il glioblastoma.

Questa barriera selettiva protegge il cervello dalle tossine e dagli agenti patogeni circolanti nel sangue, ma allo stesso tempo limita l’efficacia dei trattamenti farmacologici: secondo il dott. John Rossmeisl, uno degli autori dello studio e professore di neurologia e neurochirurgia al Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine, la barriera emato-encefalica impedisce a circa il 99% di tutti i farmaci a piccole molecole di entrare nel cervello.

Un recente studio pubblicato su APL Bioengineering descrive un’innovativa tecnica di elettroporazione a onde sinusoidali burst (B-SWE) sviluppata per la disruzione controllata della barriera emato-encefalica. I risultati appaion promettenti. Vediamo di capire meglio cosa è stato fatto, qual sono le limitazioni dello studio e le prospettive cliniche.

Elettroporazione e disruzione della barriera emato-encefalica

L’elettroporazione è una tecnica che utilizza campi elettrici pulsati per permeabilizzare le membrane cellulari. Tradizionalmente, questa tecnica ha impiegato impulsi elettrici a forma di onda quadra (H-FIRE), che, però, possono causare significativi danni ai tessuti.

L’elettroporazione a onde sinusoidali burst (B-SWE), al contrario, utilizza onde sinusoidali per ottenere una disruzione più diffusa della BBB con minimi danni ai tessuti.

I Vantaggi dell’elettroporazione a onde sinusoidali burst (B-SWE):

1. induce volumi di disruzione della BBB significativamente maggiori rispetto agli impulsi quadri tradizionali, come evidenziato dalla diffusione di coloranti impermeabili come l’Evans Blue Dye (EBD) e il gadopentetato dimeglumina (Gd-DTPA).
2. la B-SWE causa un’ablazione tissutale minima (rimuove o distrugge selettivamente una piccola quantità di tessuto), preservando così le strutture neurologiche circostanti.
3. riduce significativamente le contrazioni neuromuscolari indotte dal trattamento. Le contrazioni neuromuscolari sono movimenti involontari dei muscoli causati da impulsi nervosi, ed è bene tenerle ridotte per evitare spasmi, crampi e potenziali danni muscolari o neurologici.

Lo studio e le possibili implicazioni cliniche

Lo studio condotto da Campelo et al. (2024) ha utilizzato un modello in vivo di roditore per confrontare gli effetti della B-SWE e dell’H-FIRE sulla disruzione della BBB e l’ablazione tissutale.

Le onde sinusoidali a 50 kHz e 100 kHz sono state confrontate con gli impulsi quadri equivalenti. I risultati hanno mostrato che la B-SWE:

• induce una disruzione della BBB più ampia rispetto all’H-FIRE, con minori danni ai tessuti circostanti.
• causa meno danni alle cellule e ai tessuti ma più disruzione della BBB rispetto alle tecniche tradizionali.

Questi risultati aprono nuove prospettive per il trattamento di malattie neurologiche.

In particolare questo approccio può essere particolarmente utile nel trattamento del glioblastoma, un tumore cerebrale altamente invasivo con una prognosi sfavorevole. Poiché il glioblastoma si forma nel cervello, la maggior parte delle opzioni di trattamento rischia di danneggiare il tessuto circostante o è ostruita dalla barriera ematoencefalica.

L’elettroporazione a onde sinusoidali burst è promettente anche per migliorare la somministrazione di farmaci nel trattamento di altre malattie neurologiche, inclusa l’ALS (sclerosi laterale amiotrofica).

Tuttavia, prima che questa tecnica possa essere ampiamente utilizzata nella pratica clinica, è necessario condurre ulteriori studi clinici per valutarne l’efficacia e la sicurezza negli esseri umani.

Conclusione

L’elettroporazione a onde sinusoidali burst rappresenta un progresso significativo nella disruzione della barriera emato-encefalica per il trattamento delle malattie neurologiche.

I risultati promettenti ottenuti in modelli preclinici indicano che questa tecnica potrebbe rivoluzionare l’approccio terapeutico ai tumori cerebrali e altre patologie neurologiche,

Restiamo in attesa di buone notizie.

Fonti utilizzate per redarre questo articolo

1. Campelo, S. N., Salameh, Z. S., Arroyo, J. P., et al. (2024). “Burst sine wave electroporation (B-SWE) for expansive blood–brain barrier disruption and controlled non-thermal tissue ablation for neurological disease.” APL Bioengineering. Link al documento.
2. Technical University of Munich (TUM). “Multiomic ALS signatures highlight subclusters and sex differences suggesting the MAPK pathway as therapeutic target.” Nature Communications. Link al documento.
3. ScienceDaily. “New technique could help treat aggressive brain tumors.” Link all’articolo.