Les niveaux de neurotransmetteurs dans le cerveau peuvent indiquer la santé du cerveau et des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer. Cependant, la barrière hémato-encéphalique (BHE) protectrice rend difficile l'introduction de capteurs fluorescents capables de détecter ces petites molécules dans le cerveau. Centre scientifique central de l'ACS Les chercheurs ont démontré une méthode permettant de conditionner ces capteurs pour faciliter leur passage à travers la barrière hémato-encéphalique chez la souris, ce qui permettrait d'améliorer l'imagerie cérébrale. Grâce à des développements ultérieurs, cette technologie pourrait contribuer à faire progresser le diagnostic et le traitement de la maladie d'Alzheimer.
Il est fréquent que les niveaux de neurotransmetteurs diminuent avec l'âge, mais de faibles niveaux du neurotransmetteur adénosine triphosphate (ATP) peuvent être un signe de la maladie d'Alzheimer. Pour mesurer l'emplacement et la quantité d'ATP dans le cerveau, les chercheurs ont développé des capteurs fluorescents à partir de fragments d'ADN appelés aptamères qui s'allument lorsqu'ils se lient à une molécule cible. Des méthodes permettant de faire passer ces capteurs de la circulation sanguine au cerveau ont été mises au point, mais la plupart contiennent des composants synthétiques qui ne peuvent pas facilement traverser la BHE. Pour développer des capteurs pour l'imagerie cérébrale en direct, Yi Lu et ses collègues ont encapsulé un capteur d'aptamère ATP dans des vésicules microscopiques dérivées de cellules cérébrales appelées exosomes. Ils ont testé le nouveau système de distribution du capteur dans des modèles de laboratoire de la BHE et dans des modèles murins de la maladie d'Alzheimer.
Le modèle de laboratoire de la BBB était constitué d'une couche de cellules endothéliales sur une solution contenant des cellules cérébrales. Les exosomes chargés de capteurs des chercheurs étaient près de quatre fois plus efficaces que les systèmes de distribution de capteurs conventionnels pour traverser la barrière endothéliale et libérer le capteur fluorescent dans les cellules cérébrales. Cela a été confirmé en mesurant le niveau observé de fluorescence induite par la liaison à l'ATP. Ensuite, l'équipe de Lu a injecté à des modèles murins de la maladie d'Alzheimer soit les exosomes chargés de capteurs, soit des capteurs flottants non chargés. En mesurant les signaux de fluorescence chez les souris, les chercheurs ont découvert que les capteurs flottants restaient principalement dans le sang, le foie, les reins et les poumons, tandis que les capteurs délivrés via les exosomes s'accumulaient dans le cerveau.
Dans des modèles murins de la maladie d'Alzheimer, les capteurs délivrés par exosomes ont identifié l'emplacement et la concentration d'ATP dans différentes régions du cerveau. Plus précisément, ils ont observé de faibles niveaux d'ATP dans les régions de l'hippocampe, du cortex et du subiculum du cerveau, qui sont révélateurs de la maladie. Les chercheurs affirment que leurs capteurs réactifs à l'ATP chargés d'exosomes sont prometteurs pour l'imagerie cérébrale en direct non invasive et pourraient être développés davantage pour créer des capteurs pour une gamme de neurotransmetteurs cliniquement pertinents.
