La Glicoproteina-P Sotto la Lente: Come la PET con [18F]MC225 Rivela i Segreti della Barriera Emato-Encefalica!

Amici della scienza, oggi vi porto con me in un viaggio affascinante nel sancta sanctorum del nostro corpo: il cervello. E più precisamente, andremo a curiosare su come facciamo a studiare uno dei suoi più strenui difensori, la barriera emato-encefalica (BBB), e una proteina superstar chiamata P-glicoproteina (P-gp). Pensate alla BBB come a un buttafuori incredibilmente selettivo all’ingresso di un club esclusivissimo (il nostro cervello), che decide chi entra e chi resta fuori. La P-gp è uno dei suoi “bracci destri” più attivi, una sorta di pompa che ributta attivamente fuori molte sostanze, proteggendoci da tossine e scorie.

Ma perché tutta questa attenzione per la P-glicoproteina?

Beh, questa proteina è un po’ un’arma a doppio taglio. Da un lato, è fondamentale per la nostra salute, tenendo alla larga molecole potenzialmente dannose. Dall’altro, però, può diventare un osso duro quando vogliamo far arrivare dei farmaci al cervello. Molti medicinali, infatti, vengono riconosciuti dalla P-gp e “respinti” prima ancora di poter fare il loro lavoro. Questo è un problema enorme, per esempio, nel trattamento di tumori cerebrali, epilessia o malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson. Non solo: alterazioni nella sua funzione sono state associate proprio a queste patologie, oltre che alla schizofrenia. Capire come funziona, e soprattutto come misurare la sua attività in vivo, è quindi cruciale!

La PET e il tracciante [18F]MC225: i nostri occhi nel cervello

Ed è qui che entra in gioco la magia della Tomografia a Emissione di Positroni (PET). Questa tecnica di imaging ci permette, usando dei traccianti radioattivi, di “vedere” e quantificare processi biologici che avvengono nel nostro corpo, cervello incluso. Per studiare la P-gp, abbiamo bisogno di un tracciante che sia un suo “cliente”, cioè una molecola che la P-gp normalmente trasporterebbe. Fino ad oggi, il tracciante più usato è stato il (R)-[11C]verapamil. Funziona bene per vedere diminuzioni della funzione della P-gp, ma siccome è un substrato molto forte, la sua captazione al basale è bassissima, rendendo difficile misurare eventuali aumenti di funzione.

Ecco perché nel nostro studio ci siamo concentrati su un nuovo candidato promettente: l’[18F]MC225. Questo tracciante è un substrato più debole della P-gp e, almeno negli studi preclinici, ha mostrato una captazione basale più alta, il che significa che potremmo essere in grado di misurare sia gli aumenti che le diminuzioni della sua attività. L’obiettivo principale del nostro lavoro era proprio validare l'[18F]MC225 come tracciante PET specifico per la P-gp, usando la ciclosporina, un noto inibitore della P-gp.

L’esperimento: cosa abbiamo combinato?

Abbiamo coinvolto quattordici volontari sani (età media 67 anni, che coraggio!). Alcuni hanno fatto solo una scansione PET basale con [18F]MC225. Cinque di loro, invece, si sono sottoposti a due scansioni: una basale e una durante la quale abbiamo somministrato loro la ciclosporina, proprio per “bloccare” temporaneamente la P-gp. Durante le scansioni, durate 60 minuti, abbiamo prelevato campioni di sangue arterioso in continuo per misurare la concentrazione del tracciante e dei suoi metaboliti nel plasma. Abbiamo anche fatto una risonanza magnetica (MRI) per avere un’immagine anatomica dettagliata del cervello di ciascun partecipante.

Analizzando i dati, abbiamo usato un modello matematico chiamato “modello reversibile a due compartimenti tissutali” (2T4k) per descrivere come l’ [18F]MC225 si distribuisce tra sangue e tessuto cerebrale. Uno dei parametri chiave che otteniamo da questo modello è il Volume di Distribuzione (VT), che ci dice, in sostanza, quanto tracciante si accumula nel tessuto cerebrale rispetto al plasma quando si raggiunge un equilibrio. Ci aspettavamo che, inibendo la P-gp con la ciclosporina, più [18F]MC225 sarebbe riuscito a entrare e rimanere nel cervello, portando a un aumento del VT.

E i risultati? Beh, sono stati davvero incoraggianti! Non abbiamo trovato differenze significative nella cinetica del tracciante nel plasma tra le scansioni basali e quelle con ciclosporina, il che è un buon segno per la robustezza del metodo. Ma la cosa più importante è che il VT nella materia grigia dell’intero cervello è aumentato significativamente (da 6.18 a 9.00 mL·cm−3, un bel salto!) dopo la somministrazione di ciclosporina. Questo aumento, pari a circa il 45%, è stato osservato in quasi tutte le regioni cerebrali analizzate, con picchi particolarmente evidenti nell’amigdala e nell’ippocampo (anche se per quest’ultimo, a causa di una maggiore variabilità, la differenza non è risultata statisticamente significativa).

Cosa ci dicono questi numeri?

Questa scoperta è fondamentale: conferma che l'[18F]MC225 è sensibile ai cambiamenti indotti dalla ciclosporina sulla funzione della P-gp a livello della barriera emato-encefalica umana, in vivo! Significa che abbiamo potenzialmente tra le mani uno strumento valido per misurare l’attività di questa proteina. È interessante notare che, a differenza di studi con altri traccianti come il (R)-[11C]verapamil, non abbiamo osservato cambiamenti significativi nel parametro K1 (che riflette la velocità di ingresso del tracciante nel cervello). Questo suggerisce che l'[18F]MC225 potrebbe comportarsi in modo leggermente diverso o che il VT sia un indicatore più sensibile per questo specifico tracciante.

Un altro dato interessante riguarda la ghiandola pituitaria: questa piccola ghiandola alla base del cervello non è protetta dalla P-gp. E infatti, non abbiamo visto cambiamenti significativi nel VT dell'[18F]MC225 in questa regione dopo la ciclosporina. Questo rafforza l’idea che gli aumenti osservati nelle altre aree cerebrali siano proprio dovuti all’inibizione della P-gp.

Sfide e prospettive future: la strada è ancora lunga ma promettente!

Certo, ci sono ancora aspetti da approfondire. Ad esempio, abbiamo notato una frazione di tracciante “parente” (cioè non metabolizzato) leggermente più alta nel sangue durante le scansioni con ciclosporina. Questo è probabilmente dovuto al fatto che la ciclosporina inibisce anche alcuni enzimi metabolici (i citocromi P450). Fortunatamente, questo non dovrebbe inficiare i nostri risultati principali, dato che i metaboliti dell'[18F]MC225 non sembrano attraversare la BBB. Tuttavia, misure più semplici come il SUV (Standardized Uptake Value), che non tengono conto di questi dettagli metabolici o della cinetica complessa, hanno mostrato una bassa correlazione con il VT. Questo significa che, per ora, per ottenere misure quantitative affidabili con l'[18F]MC225, è necessario il campionamento arterioso e un’analisi cinetica completa, il che è invasivo e laborioso.

Abbiamo anche testato se fosse possibile accorciare la durata della scansione PET. Sebbene si vedessero delle differenze tra basale e ciclosporina anche con scansioni più brevi (10, 20, 40 minuti), solo la scansione completa di 60 minuti ha mostrato un aumento del VT statisticamente significativo. Quindi, per ora, la pazienza è d’obbligo!

Nonostante queste sfide, i risultati sono entusiasmanti. L'[18F]MC225 si prospetta come un tracciante promettente per la ricerca, in particolare per chiarire il ruolo della P-gp nelle malattie neuropsichiatriche e per esplorare nuovi approcci terapeutici. Immaginate di poter misurare l’efficacia di un farmaco nel superare la “barriera P-gp” o di poter personalizzare le terapie in base alla funzionalità individuale di questa proteina! Certo, prima che l'[18F]MC225 possa entrare nella routine clinica, serviranno ulteriori validazioni. Ma siamo sulla buona strada per avere uno strumento in più per investigare i meccanismi molecolari del nostro cervello e, speriamo, per avanzare verso una medicina sempre più personalizzata in neurofarmacologia.

Insomma, il nostro viaggio nel mondo della P-glicoproteina e dell'[18F]MC225 ci ha mostrato che, anche se il cervello è un organo complesso e ben protetto, la scienza ci fornisce strumenti sempre più sofisticati per sbirciare al suo interno e svelarne i segreti. E ogni piccolo passo avanti è una vittoria per la conoscenza e, potenzialmente, per la salute di tutti noi!

Fonte: Springer