Czym jest jaskra i jakie wyzwania niesie leczenie?
Jaskra, jedna z głównych przyczyn nieodwracalnej ślepoty, jest wieloczynnikowym zaburzeniem neurodegeneracyjnym, przebiegającym z postępującą degeneracją komórek zwojowych siatkówki (RGCs) i ich aksonów w nerwie wzrokowym. Mimo że podwyższone ciśnienie wewnątrzgałkowe (IOP) stanowi najważniejszy modyfikowalny czynnik ryzyka rozwoju jaskry otwartego kąta przesączania, leczenie obniżające IOP nie zawsze zapobiega degeneracji siatkówki. Warto podkreślić, że procesy jaskrowe występują również u pacjentów z prawidłowym ciśnieniem (jaskra normotensyjna). W tym kontekście terapie neuroprotekcyjne stają się kluczowe dla zapobiegania lub opóźniania neurodegeneracji jaskrowej, niezależnie od przyczyny choroby.
Ze względu na obecność barier anatomicznych oka, iniekcje doszklistkowe są często niezbędne do osiągnięcia odpowiedniego stężenia leków w tylnym odcinku oka. Jednak wiążą się z istotnymi wadami, takimi jak wysoki koszt, inwazyjność i potencjalne działania niepożądane, które nasilają się przy wielokrotnych iniekcjach wymaganych do utrzymania terapeutycznego stężenia leku w siatkówce i otaczających tkankach. Wewnątrzgałkowe systemy dostarczania leków (IODDS) stanowią obiecującą alternatywę, umożliwiając kontrolowane uwalnianie substancji aktywnych przez długi czas, co eliminuje potrzebę częstych iniekcji.
- Innowacyjny system mikrosfer zawiera 3 substancje aktywne: ketorolak, melatoninę i latanoprost
- Wystarczają tylko 2 iniekcje doszklistkowe w ciągu 6 miesięcy
- Mikrosfery mają średnicę około 30 μm i nie wykazują cytotoksyczności
- System zapewnia kontrolowane uwalnianie leków przez co najmniej 70 dni
- Skutecznie obniża ciśnienie wewnątrzgałkowe do wartości prawidłowych
- Wykazuje działanie przeciwzapalne, antyoksydacyjne i neuroprotekcyjne
Czy nowatorska platforma mikrosfer zmieni terapię jaskry?
W najnowszym badaniu naukowcy opracowali wielofunkcyjny system mikrocząsteczkowy, łączący trzy związki o różnych mechanizmach działania: ketorolak (lek przeciwzapalny), melatoninę (związek o właściwościach antyoksydacyjnych i neuroprotekcyjnych) oraz latanoprost (analog prostaglandyny obniżający IOP z dodatkowymi właściwościami neuroprotekcyjnymi). Wszystkie te substancje zamknięto w biodegradowalnych mikrosferach z kwasu poli(mlekowego-ko-glikolowego) (PLGA).
Badacze przeprowadzili szczegółową optymalizację formulacji, testując różne typy PLGA o różnych stosunkach kwasu mlekowego do glikolowego. Najlepszą kontrolę uwalniania uzyskano dla PLGA 85:15, który charakteryzował się najniższym początkowym uwolnieniem leku (burst release) i najdłuższym okresem uwalniania. Do formulacji dodano również witaminę E, która nie tylko działa jako antyoksydant, ale także pomaga w enkapsulacji substancji lipofilowych.
Otrzymane mikrosfery miały średnicę około 30 μm, sferyczny kształt i wysoką wydajność enkapsulacji, szczególnie dla latanoprostu (około 100%). Badania in vitro wykazały kontrolowane uwalnianie ketorolaku i melatoniny przez 70 dni, podczas gdy latanoprost był uwalniany jeszcze wolniej, co sugeruje potencjalne działanie trwające kilka miesięcy. Co istotne, mikrosfery nie wykazywały cytotoksyczności w stosunku do komórek nabłonka barwnikowego siatkówki, a żywotność komórek utrzymywała się powyżej 90% dla wszystkich testowanych formulacji.
Mikrosfery wytwarzano techniką ekstrakcji-odparowania rozpuszczalnika z emulsji olej/woda. W procesie tym 400 mg PLGA rozpuszczano w dichlorometanie, dodawano substancje aktywne wraz z etanolem, a następnie tworzono emulsję z użyciem poliwinyloalkoholu (PVA). Po dojrzewaniu i odparowaniu rozpuszczalników organicznych, mikrosfery o pożądanej frakcji wielkości (20-38 μm) zbierano, przemywano i liofilizowano.
- Poprawa funkcji komórek dwubiegunowych i zwojowych siatkówki
- Większa grubość siatkówki, warstwy komórek zwojowych i warstwy włókien nerwowych
- Normalizacja procesów zapalnych (gliozy)
- Szczególnie korzystne dla pacjentów z jaskrą normotensyjną
- Zmniejszenie częstotliwości inwazyjnych iniekcji w porównaniu do standardowych terapii
- Skuteczna ochrona przed degeneracją siatkówki niezależnie od wartości ciśnienia wewnątrzgałkowego
Jakie efekty wykazuje terapia KMLVE w badaniach przedklinicznych?
W badaniach in vivo na szczurach Long-Evans z indukowaną jaskrą, dwukrotne iniekcje doszklistkowe zawiesiny mikrosfer (w 2. i 12. tygodniu po indukcji jaskry) skutecznie obniżyły IOP do wartości prawidłowych po 24 tygodniach obserwacji. Początkowo zaobserwowano przejściowy wzrost IOP (6 tygodni po pierwszej iniekcji), który następnie stopniowo się obniżał. Warto zauważyć, że model jaskry w tym badaniu został wcześniej opracowany przez niektórych autorów i polegał na jednorazowej iniekcji do komory przedniej oka biodegradowalnych mikrosfer PLGA załadowanych deksametazonem i fibronektyną.
Badania elektroretinograficzne (ERG) wykazały poprawę funkcji komórek dwubiegunowych i RGCs, szczególnie widoczną po 24 tygodniach. W teście fotopowej odpowiedzi negatywnej (PhNR), kohorta leczona KMLVE wykazała wyższe amplitudy w komórkach dwubiegunowych i podobne amplitudy RGC w porównaniu do zdrowych zwierząt w 12. tygodniu. Co interesujące, w 24. tygodniu obserwowano trend poprawy funkcjonalnej, z krótszymi latencjami i większą amplitudą PhNR w porównaniu zarówno do zdrowych, jak i nieleczonych zwierząt z jaskrą.
Optyczna koherentna tomografia (OCT) potwierdziła większą grubość siatkówki, warstwy komórek zwojowych (GCL) i warstwy włókien nerwowych siatkówki (RNFL) w porównaniu z nieleczonymi zwierzętami z jaskrą. W 24. tygodniu kohorta leczona KMLVE wykazała większą grubość w porównaniu do pozostałych kohort w siatkówce (sektory centralny, wewnętrzno-nosowy, wewnętrzno-górny i zewnętrzno-górny), w GCL (sektory centralny, wewnętrzno-nosowy i wewnętrzno-górny) oraz w RNFL (sektory skroniowy, skroniowo-górny, nosowy i nosowo-górny).
Najbardziej uderzającym odkryciem było znormalizowanie gliozy w badaniach histologicznych. U zwierząt z jaskrą zaobserwowano znaczący wzrost immunoreaktywności GFAP (markera aktywacji astrocytów) po 24 tygodniach, wskazujący na procesy zapalne. Leczenie mikrosferami KMLVE znormalizowało poziom GFAP, co sugeruje, że efekt przeciwzapalny i neuroprotekcyjny ketorolaku i melatoniny, w połączeniu z późniejszym działaniem hipotensyjnym latanoprostu, przyczynił się do obserwowanej poprawy.
Jakie perspektywy i wyzwania kliniczne niesie nowa strategia?
Interesujące było również zaobserwowanie różnic między płciami w odpowiedzi na leczenie. Samce z jaskrą leczone KMLVE wykazywały wyższe poziomy IOP w porównaniu do samic, jednak leczenie doszklistkowe spowodowało podobny spadek IOP u obu płci. Różnice te mogą wynikać z czynników hormonalnych (receptory estrogenowe u samic mogą poprawiać regulację naczyniową i odpływ cieczy wodnistej, co prowadzi do niższych poziomów IOP), różnic strukturalnych (samce są predysponowane do większego zwłóknienia beleczkowania, na które działa deksametazon) oraz specyficznych cech samego modelu jaskry.
Analiza bilateralna wykazała, że oczy leczone (prawe) w porównaniu do oczu nieleczonych (lewych) wykazywały trend niższej grubości w GCL (sektor centralny) do 12. tygodnia, ale następnie odwracały ten trend, wykazując większą grubość w siatkówce (sektor zewnętrzno-dolny) w 18. tygodniu oraz w siatkówce (sektory wewnętrzno-nosowy i wewnętrzno-górny), GCL (sektor wewnętrzno-górny) i RNFL (sektor skroniowy) w 24. tygodniu.
Wyniki tego badania wskazują, że wielofunkcyjne mikrosfery PLGA zawierające ketorolak, melatoninę i latanoprost stanowią obiecującą platformę do długoterminowego leczenia jaskry. System ten łączy działanie przeciwzapalne, antyoksydacyjne i hipotensyjne, zapewniając kompleksową ochronę siatkówki przez okres co najmniej 6 miesięcy po zaledwie dwóch iniekcjach. Mechanizm działania tego systemu prawdopodobnie polega na wczesnym efekcie przeciwzapalnym i neuroprotekcyjnym ketorolaku i melatoniny, a następnie późniejszym działaniu hipotensyjnym latanoprostu.
Dalsze badania są konieczne, aby zoptymalizować uwalnianie latanoprostu w celu przeciwdziałania wczesnemu skokowi IOP oraz aby lepiej zrozumieć interakcje między poszczególnymi składnikami tej terapii. Ograniczenia badania obejmują różnice fizjologiczne między szczurami a ludźmi, takie jak brak plamki żółtej u gryzoni, co ogranicza bezpośrednią ekstrapolację wyników. Dodatkowo, chociaż model pozwala na obserwację zarówno efektów zależnych, jak i niezależnych od ciśnienia wewnątrzgałkowego, interakcja między mechanizmami neuroprotekcyjnymi i hipotensyjnymi u ludzi może się różnić ze względu na udział wielu wciąż nieznanych szlaków.
Opracowany system dostarcza nowe możliwości leczenia jaskry, potencjalnie zmniejszając częstotliwość inwazyjnych iniekcji, poprawiając compliance pacjentów i zapewniając lepszą ochronę komórek siatkówki przed degeneracją, niezależnie od wartości IOP. Podejście to może być szczególnie korzystne dla pacjentów z jaskrą normotensyjną lub tych, u których sama terapia hipotensyjna nie zapewnia wystarczającej ochrony przed postępującą utratą wzroku.
Podsumowanie
Naukowcy opracowali innowacyjny system mikrosfer PLGA zawierający trzy substancje aktywne: ketorolak (przeciwzapalny), melatoninę (antyoksydacyjna i neuroprotekcyjna) oraz latanoprost (obniżający ciśnienie wewnątrzgałkowe). Badania przedkliniczne wykazały, że system ten skutecznie obniża ciśnienie wewnątrzgałkowe do wartości prawidłowych i zapewnia ochronę siatkówki przez okres co najmniej 6 miesięcy po dwóch iniekcjach doszklistkowych. Mikrosfery o średnicy około 30 μm charakteryzują się wysoką wydajnością enkapsulacji i kontrolowanym uwalnianiem substancji aktywnych, nie wykazując przy tym cytotoksyczności. Terapia wykazała znaczącą poprawę w funkcjonowaniu komórek siatkówki, normalizację procesów zapalnych oraz zwiększenie grubości warstw siatkówki w porównaniu do nieleczonych przypadków jaskry. System ten może stanowić przełom w leczeniu jaskry, szczególnie u pacjentów z jaskrą normotensyjną lub tych, u których standardowa terapia hipotensyjna nie przynosi oczekiwanych rezultatów.
