Immagine, questa illustrazione mostra come le nanoparticelle (NP DOX-hyd-BSA) uccidono selettivamente i neutrofili infiammatori per impedire loro di invadere il tessuto sano. Le nanoparticelle trasportano molecole di doxiciclina (DOX) che si trovano all’interno delle cellule dell’albumina (BSA) usando un legame acido-sensibile (id) che si libera una volta all’interno del neutrofilo. Credito: Zhang et al, Washington State University.
Uno studio condotto da ricercatori della Washington State University ha scoperto un potenziale nuovo approccio terapeutico per le malattie infiammatorie, tra cui sepsi, ictus, artrite reumatoide, danno polmonare acuto e aterosclerosi.
“Gli scienziati hanno iniziato a rendersi conto che i neutrofili – che sono sempre stati visti come i” bravi ragazzi “per il ruolo chiave che svolgono nel nostro sistema immunitario – contribuiscono effettivamente alla patologia di tutti i tipi di malattie“, ha detto l’autore senior dello studio Zhenjia Wang, Professore associato presso il WSU College of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences.
I neutrofili, che costituiscono fino al 70 percento dei globuli bianchi del corpo, sono la prima linea di difesa del sistema immunitario. Prodotti nel midollo osseo, pattugliano silenziosamente il flusso sanguigno alla ricerca di virus, batteri e altri agenti patogeni invasori da respingere. Normalmente circolano attraverso il sangue dalle 8 alle 20 ore prima di tornare nel midollo osseo per morire come parte di un processo naturale noto come apoptosi – o morte cellulare programmata – che aiuta a mantenere in equilibrio il sistema immunitario.
Tuttavia, l’infiammazione causata da agenti patogeni o tessuti danneggiati può attivare i neutrofili e mantenerli in vita ben oltre la loro normale durata di vita. Ciò aumenta il numero di neutrofili nel sangue e consente loro di invadere e accumularsi nei tessuti sani, causando danni che possono danneggiare gli organi e portare alla morte.
“I neutrofili non sanno chi siano i nemici”, ha detto Wang. “Attaccano, rilasciando tutti i tipi di proteine dannose nel flusso sanguigno. Uccideranno i batteri, ma uccideranno anche i tessuti sani del corpo allo stesso tempo”,dice Wang.
ll design delle nanoparticelle prende di mira i neutrofili infiammatori
Wang ha ricordato che studi precedenti che colpivano questi neutrofili attivati o infiammatori avevano un difetto significativo: non solo uccidevano i neutrofili infiammatori dannosi, ma anche i neutrofili a riposo benefici nel midollo osseo. Ciò comprometteva il sistema immunitario e aumentava la possibilità di infezioni secondarie potenzialmente letali.
Per affrontare questo problema, Wang e il suo team di ricerca hanno creato nanoparticelle in grado di trasportare molecole di doxorubicina, un farmaco chemioterapico comunemente usato, in neutrofili infiammatori e rilasciare il loro carico una volta all’interno.
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I ricercatori hanno creato queste nanoparticelle dall’albumina, una proteina che si trova naturalmente nel flusso sanguigno. La tecnologia si basa sulla scoperta che i recettori Fc-gamma – un tipo specifico di cellule recettoriali che si trovano sulla superficie di tutti i neutrofili – sono attivati nei neutrofili infiammatori, ma non nei neutrofili a riposo. Pertanto, le nanoparticelle si legheranno e uccideranno solo i neutrofili infiammatori, lasciando incolumi i neutrofili a riposo.
Per garantire che il farmaco non venga rilasciato prima che raggiunga i neutrofili infiammatori, i ricercatori hanno progettato un legame tra le nanoparticelle e le molecole del farmaco, sensibile agli acidi. Il sangue è leggermente alcalino, quindi questo design consente alle nanoparticelle di viaggiare intatte attraverso il flusso sanguigno. Una volta che le nanoparticelle raggiungono l’interno acido dei neutrofili, il legame tra le nanoparticelle e la molecola del farmaco viene interrotto e il farmaco viene rilasciato.
I risultati confermano la fattibilità
Per testare la fattibilità di questa loro tecnologia, il team di Wang ha condotto studi che hanno utilizzato modelli di roditori di due condizioni infiammatorie: sepsi, una condizione pericolosa per la vita causata da un’infiammazione diffusa nel corpo e la causa di oltre un terzo di tutte le morti ospedaliere e ictus che è causato da un coagulo di sangue che ostruisce il flusso di sangue e ossigeno al cervello e innesca una risposta infiammatoria dannosa quando viene ripristinato il flusso sanguigno. I risultati dello studio suggeriscono che le nanoparticelle potrebbero essere utilizzate con successo per aumentare la sopravvivenza nella sepsi e minimizzare il danno neurologico da ictus.
“Il nostro esperimento ha scoperto che le nostre nanoparticelle di albumina, caricate di doxorubicina, possono ridurre la durata della vita dei neutrofili dannosi nel flusso sanguigno “, ha detto Wang. “Ancora più importante, abbiamo anche scoperto che le nostre nanoparticelle non inibiscono la funzione dei neutrofili nel midollo osseo”.
Wang e il suo team hanno in programma di condurre ulteriori ricerche per approfondire il funzionamento della loro tecnologia su base molecolare e per ottimizzarla ulteriormente. Il prossimo passo sarà quello di testare la tecnologia negli studi clinici sull’uomo prima che potesse essere sviluppata in una strategia di trattamento disponibile in commercio a beneficio dei pazienti.
Fonte, Science
