La parte inferiore destra dell'immagine mostra neutrofili etichettati in verde con nanoparticelle etichettate in rosso all'interno, che appaiono gialli. Credito:Zhenjia Wang
I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Chicago hanno sviluppato un sistema per somministrare con precisione farmaci antinfiammatori alle cellule immunitarie fuori controllo, risparmiando le loro controparti ben educate. I loro risultati sono stati pubblicati online il 23 febbraio in Nanotecnologia della natura .
Il sistema utilizza nanoparticelle costituite da minuscoli frammenti di proteine progettate per legarsi a recettori unici che si trovano solo sui neutrofili, un tipo di cellula immunitaria impegnata in dannose risposte infiammatorie acute e croniche.
In una normale risposta immunitaria, i neutrofili che circolano nel sangue rispondono ai segnali emessi dai vasi sanguigni feriti o danneggiati e iniziano ad accumularsi al momento della lesione, dove inghiottono batteri o detriti dal tessuto danneggiato che potrebbero causare infezioni. Nell'infiammazione cronica, i neutrofili possono accumularsi nel sito della lesione, attaccandosi alle pareti dei vasi sanguigni e tra di loro e contribuendo al danno tissutale.
L'adesione dei neutrofili alle pareti dei vasi sanguigni è un fattore importante nel danno polmonare acuto, dove può ostacolare lo scambio di gas tra i polmoni e il sangue, portando a gravi problemi respiratori. Se non trattato, la malattia ha un tasso di mortalità del 50% nelle unità di terapia intensiva.
I corticosteroidi e i farmaci antinfiammatori non steroidei usati per trattare le malattie infiammatorie sono "strumenti contundenti che colpiscono tutto il corpo e portano alcuni effetti collaterali significativi, "dice Asrar B. Malik, il Distinguished Professor della famiglia Schweppe e capo di farmacologia presso l'UIC College of Medicine, chi è l'autore principale dell'articolo.
I neutrofili che sono attaccati ai vasi sanguigni o raggruppati insieme hanno recettori unici sulla loro superficie che mancano ai neutrofili circolanti. Malik e i suoi colleghi hanno progettato una nanoparticella per trarne vantaggio incorporandola con un farmaco antinfiammatorio. Le nanoparticelle si legano ai recettori, e i neutrofili interiorizzano la nanoparticella. Una volta dentro, il farmaco antinfiammatorio lavora per "decomprimere" il neutrofilo e consentirgli di rientrare nel flusso sanguigno.
"La nanoparticella è molto simile a un cavallo di Troia, " Ha detto Malik. "Si lega a un recettore che si trova solo su questi attivati, neutrofili appiccicosi, e la cellula fagocita automaticamente tutto ciò che vi si lega. Poiché i neutrofili circolanti mancano di questi recettori, il sistema è incredibilmente preciso e prende di mira solo quelle cellule immunitarie che contribuiscono attivamente alla malattia infiammatoria".
Malik, insieme all'assistente di ricerca professore Zhenjia Wang e all'assistente professore Jaehyung Cho, ha utilizzato la microscopia intravitale per seguire le nanoparticelle in tempo reale nei topi con infiammazione vascolare indotta. Le nanoparticelle sono state marcate con un colorante fluorescente, e si poteva vedere legarsi ed entrare nei neutrofili raggruppati insieme sulle pareti interne dei capillari, ma non si lega ai neutrofili liberamente circolanti. Se i ricercatori attaccassero un farmaco chiamato piceatannol, che interferisce con l'adesione cellula-cellula, alle nanoparticelle, hanno osservato che i gruppi di neutrofili che assorbivano le particelle si staccavano l'uno dall'altro e dalla parete dei vasi sanguigni. Le cellule erano in effetti neutralizzate e non potevano più contribuire all'infiammazione nel sito di una lesione.
Le scoperte, Malik ha detto, "dimostrare che le nanoparticelle possono essere utilizzate per fornire farmaci in modo altamente mirato, modo specifico per le cellule immunitarie attivate e potrebbe essere progettato per trattare un'ampia gamma di malattie infiammatorie".