Nanoparticles for neurodegenerative disorders. Enabling transport of a potential anti-Alzheimer's disease drug across an advanced in vitro blood-brain barrier model

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) trennt Peripherie und Zentralnervensystem voneinander um die fragile Hirn-Homöostase zu schützen. Allerdings scheitern daher viele potentiell effektive Neurotherapeutika in vivo - sie können die BHS oft nicht überschreiten. Nanopartikel können den Transport ins Gehirn vermitteln indem sie als Trojanische Pferde die physikochemischen Eigenschaften der Substanzen maskieren und einen zielgerichteten Transport erlauben. Dies vergrößert die Anzahl potentieller Neuropharmaka, z.B. gegen die Alzheimer Krankheit (AD). Flurbiprofen (FBP) gehört zu den nichtsteroidalen Antirheumatika, die Amyloid beta (Av) und die AD-Prävalenz bei hoch dosierter Langzeitgabe verringern können. Dennoch verliefen klinische Studien mit AD Patienten enttäuschend, wahrscheinlich, weil FBP die BHS nur schlecht passiert. Diese Arbeit greift FBP wieder auf, indem die Substanz in Polymilchsäure-Nanopartikel (PLA-FBP NP) verpackt wird. PLA-FBP NP konnten ein in vitro BHS Modell (basierend auf primären porzinen Hirnkapillarendothel-Zellen (pBCEC) auf Transwell® Einsätzen zur Teilung in Blut- und Hirn-Kompartiment) überwinden. Darüber hinaus konnten die Nanopartikel Av42 im Hirn-Kompartiment (produziert von AD Modell-Zellen) reduzieren - ohne dabei die Barriere-Integrität zu zerstören. Diese vielversprechenden in vitro Daten unterstreichen das Potenzial Nanotechnologie-basierter Ansätze zur Überwindung der BHS für die Therapien und Prävention neurodegenerativer Erkrankungen.

The blood-brain barrier (BBB) rigorously shields off the central nervous system from the periphery thereby protecting the fragile brain homeostasis. Yet, it also causes many potentially effective brain drugs to fail in vivo - not because of a lack of potency, but for they cannot enter the brain parenchyma. Nanoparticles enable brain drug delivery by acting as Trojan Horses, masking the original physicochemical properties of a drug and allowing targeted transport to biostructures, thereby enlarging the pool of brain drug candidates, such as potential anti-Alzheimer's disease (AD) drugs. Flurbiprofen (FBP) is a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) that lowers amyloid beta (Av) and AD prevalence in high dose long-term treatment. Still, an FBP enantiomer failed in clinical trials with AD patients, likely for its poor brain penetrating capacity. This study revisits FBP as an anti-AD drug by packing the drug into poly(lactic acid) nanoparticles (PLA-FBP NP). PLA-FBP NP crossed an advanced in vitro BBB model (consisting of primary porcine brain capillary endothelial cells (pBCEC) on Transwell® inserts to allow a blood and a brain compartment separation). Also, PLA-FBP NP reduced Av42 burden (generated by AD model cells) in the brain compartment - notably without destroying barrier integrity. These promising in vitro findings highlight the potential of nanotechnology-based approaches as a chance in BBB crossing for the prevention and treatment of neurodegenerative disorders.