เป็นเป้าหมายของยา

BBB เกิดจากเนื้อเยื่อบุโพรง (เอนโดทีเลียม) เส้นเลือดฝอยในสมอง ซึ่งกันสมองจากยารักษาทางประสาทที่โมเลกุลใหญ่ได้เกือบ 100% และยาโมเลกุลเล็กได้มากกว่า 98%[1]การพิชิตปัญหาการส่งยาเข้าไปยังเขตโดยเฉพาะ ๆ ในสมองเป็นเรื่องท้าทายสำคัญในการรักษาโรคทางสมองโดยมากหน้าท่ป้องกันประสาทของมันจึงจำกัดการขนส่งสารที่ใช้วินิจฉัยและรักษาโรคเข้าไปในสมองเพราะโมเลกุลและสารภูมิต้านทานที่อาจมีประสิทธิผลไม่ว่าจะในเรื่องการตรวจวินิจฉัยหรือการรักษา ไม่สามารถผ่าน BBB เข้าไปได้อย่างเพียงพอ

ยาซึ่งมีเป้าหมายที่สมองปกติจะต้องส่งผ่านหรือข้าม BBB ไป ที่ส่งผ่าน BBB จะต้องระงับการทำงานของมันไม่ว่าจะโดยวิธีทางออสโมซิส หรือวิธีทางชีวเคมีด้วยการใช้สารที่มีผลต่อขนาดเส้นเลือด เช่น bradykinin[25]หรือแม้แต่การจี้โฟกัสเป็นจุดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (high-intensity focused ultrasound ตัวย่อ HIFU)[26]

วิธีการผ่าน BBB อื่นรวมระบบขนส่งที่มีตามธรรมชาติ รวมทั้งที่ใช้โปรตีนขนส่งเช่น โปรตีนขนส่งกลูโคส หรือโปรตีนขนส่งกรด, กระบวนการ receptor-mediated transcytosis สำหรับอินซูลินหรือ transferrinและการระงับฤทธิ์ของโปรตีนขนส่งสิ่งแปลกปลอมออกนอกเซลล์ (active efflux transporters) เช่น p-glycoproteinแต่ก็พบว่า ตัวนำยาที่ใช้โปรตีนขนส่งของ BBB เช่น transferrin receptor ในบางกรณีจะติดอยู่ในเส้นเลือดฝอยของเนื้อเยื่อบุโพรง คือยาไม่ผ่าน BBB เข้าไปในเนื้อสมอง (cerebral parenchyma)[27][28]

การส่งยาข้าม BBB รวมทั้งการฝังเข้าไปในสมอง (intracerebral implantation) เช่นด้วยเข็ม หรือด้วย convection-enhanced distributionแอลกอฮอล์น้ำตาลแมนนิทอลก็สามารถใช้เลี่ยง BBB ได้ด้วย

อนุภาคนาโน

นาโนเทคโนโลยีอาจช่วยส่งยาผ่าน BBB ได้[29][30]นักวิจัยกำลังพยายามสร้างลิโพโซม (liposome) บรรจุอนุภาคนาโน (nanoparticle) เพื่อส่งผ่านเข้า BBBแต่ก็ต้องทำงานวิจัยมากขึ้นเพื่อหากลยุทธ์ซึ่งมีประสิทธิภาพที่สุด และเพื่อเช็คดูว่า จะทำคนไข้เนื้องอกสมองให้อาการดีขึ้นได้อย่างไร

การเปิด BBB ให้รับสารโดยเฉพาะ ๆ เพื่อรักษาเนื้องอกในสมองเป็นเรื่องที่กำลังสำรวจในเบื้องต้นเป็นการประยุกต์ใช้นานาเทคโนโลยีทางประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อการรักษาซึ่งดูมีอนาคตที่สุดอย่างหนึ่งเพราะอนุภาคนาโนอาจทำกิจหลาย ๆ อย่างได้เป็นลำดับ ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญมากเมื่อต้องส่งยาข้าม BBB

งานวิจัยจำนวนสำคัญได้ตรวจสอบวิธีการส่งยาต้านมะเร็ง (antineoplastic) ที่อำนวยโดยอนุภาคนาโนไปยังเนื้องอกในระบบประสาทกลางยกตัวอย่างเช่น นักวิจัยได้ส่ง radiolabeled polyethylene glycol coated hexadecylcyanoacrylate nanospheres คืออนุภาคนาโนรูปทรงกลม (hexadecylcyanoacrylate nanosphere) ที่เคลือบด้วย polyethylene glycol ซึ่งประกอบด้วยไอโซโทปกัมมันตรังสี (radiolabeled) ให้เข้าไปสะสมที่ก้อนมะเร็งแบบ gliosarcoma ในสมองของหนู[31]อย่างไรก็ดี วิธีนี้ยังไม่พร้อมที่จะทดลองทางคลินิก เพราะอนุภาคนาโนก็สะสมที่เนื้อเยื่อปกติรอบ ๆ เนื้องอกด้วย

ส่วนวิธีการอีกอย่างที่ดูจะมีอนาคตก็คือการเคลือบอนุภาคนาโนแบบ polyalkylcyanoacrylate หรือ poly-lactic-co-glycolic acid (PLGA) ด้วย polysorbate 80 หรือ poloxamer 188เพราะการเคลือบเช่นนี้ อนุภาคจึงสามารถดูดซึม apolipoproteins E หรือ apolipoproteins A-1 จากเลือดแล้วมีปฏิกิริยากับโปรตีนส่งสัญญาณ (signaling protein) คือ LRP1 หรือกับ scavenger receptor แล้วตามด้วย transcytosis[upper-alpha 1]ข้าม BBB เข้าไปในสมอง[36]อนุภาคจะบรรจุยาเคมีบำบัดคือ doxorubicin ซึ่งใช้รักษา glioblastomas โดยยังอยู่ในระยะการทดลองทางคลินิกระยะที่ 1

ในปี 2013 ยังได้ค้นพบอนุภาคนาโนที่มีสมรรถภาพหลายอย่างที่เรียกว่า magneto-electric nanoparticles (MENs) ซึ่งสามารถใช้นำแล้วปล่อยยาข้าม BBB และยังใช้กระตุ้นเซลล์ในส่วนลึกของสมองโดยควบคุมได้โดยไม่ต้องต่อสายเป็นวิธีที่อาศัยการควบคุมสนามแม่เหล็กไม่ได้ควบคุมสิ่งแวดล้อมภายในเซลล์ซึ่งนักวิจัยได้ทดลองทั้งในสภาพแวดล้อมเทียม (in vitro) และในสมองของหนูที่ยังมีชีวิต (in vivo)[37]

อย่างไรก็ดี เซลล์เนื้อเยื่อบุโพรงของเส้นเลือดและเพริไซต์ (pericyte) บ่อยครั้งจะผิดปกติเมื่อมีเนื้องอก และ BBB ในกรณีเช่นนี้อาจจะเสียหายได้อนึ่ง เยื่อฐาน (basement membrane) บางครั้งก็ไม่สมบูรณ์ด้วยปัจจัยอื่น ๆ เช่น แอสโทรไซต์ อาจมีผลให้ดื้อการรักษาเนื้อเยื่อสมอง[38][39]

เพปไทด์

เพปไทด์สามารถข้าม BBB ได้โดยอาศัยกลไกต่าง ๆ จึงเป็นจุดที่สามารถหาวิธีการตรวจวินิจฉัยและรักษาโรคเพิ่มขึ้นได้[40]แต่ข้อมูลเรื่องการขนส่งสารต่าง ๆ ข้าม BBB ก็กระจายไปทั่วในวรรณกรรมของสาขาต่าง ๆ โดยใช้วิธีการรายงานข้อมูลการนำเข้า (influx) หรือการกำจัดออก (efflux) ต่าง ๆ กันจึงมีการสร้างฐานข้อมูลเพปไทด์เนื่องกับ BBB คือ Brainpeps เพื่อเก็บข้อมูลในวรรณกรรมเป็นฐานข้อมูลที่รายงานทั้งผลบวกและผลลบ/ว่างจึงมีประโยชน์เพื่อเลือกเพปไทด์เมื่อตรวจสอบการตอบสนองของ BBB ข้อมูลที่มียังจัดหมวดหมู่วิธีการที่ใช้และผลที่พบอีกด้วยอนึ่ง ความสัมพันธ์ระหว่างกลไกการขนส่งผ่าน BBB ต่าง ๆ ก็ได้ทำให้ชัดเจนยิ่งขึ้นด้วย[41]

casomorphin ซึ่งเป็นเพปไทด์แบบโอปิออยด์และ heptapeptide ก็สามารถผ่านข้าม BBB ได้ด้วย[42]