I "droni" di dimensioni nanometriche che forniscono un tipo speciale di molecola curativa ai depositi di grasso nelle arterie potrebbero diventare un nuovo modo per prevenire gli attacchi di cuore causati dall'aterosclerosi, secondo uno studio in modelli preclinici condotto da scienziati del Brigham and Women's Hospital (BWH) e del Columbia University Medical Center. Questi risultati sono pubblicati nel numero online del 18 febbraio di Scienza Medicina traslazionale .

Sebbene i trattamenti attuali abbiano ridotto il numero di decessi per malattie correlate all'aterosclerosi, l'aterosclerosi rimane un pericoloso problema di salute:l'aterosclerosi delle arterie coronarie è il killer numero 1 di donne e uomini negli Stati Uniti, provocando un decesso su quattro. Nello studio, I nano "droni" biodegradabili mirati che hanno rilasciato un tipo speciale di farmaco che promuove la guarigione ("risoluzione") hanno ristrutturato con successo le placche aterosclerotiche nei topi per renderle più stabili. Questo rimodellamento dell'ambiente della placca sarebbe previsto negli esseri umani per bloccare la rottura della placca e la trombosi e quindi prevenire infarti e ictus.

"Questo è il primo esempio di una tecnologia mirata a nanoparticelle che riduce l'aterosclerosi in un modello animale, " ha detto il co-autore senior Omid Farokzhad, dottore, professore associato e direttore del Laboratorio di nanomedicina e biomateriali presso BWH e Harvard Medical School (HMS). "Anni di ricerca e collaborazione sono culminati nella nostra capacità di utilizzare la nanotecnologia per risolvere l'infiammazione, rimodellare e stabilizzare le placche in un modello di aterosclerosi avanzata".

In questo studio, nanomedicinali mirati realizzati con blocchi polimerici utilizzati fino ad oggi in numerosi prodotti approvati dalla FDA, sono stati nanoingegnerizzati per trasportare un carico utile di farmaci antinfiammatori sotto forma di un peptide biomimetico. Per di più, questo peptide è stato derivato da una delle proteine ​​naturali di risoluzione dell'infiammazione dell'organismo chiamate annessina A1. Il modo in cui i nanomedicinali sono stati progettati ha permesso di rilasciare questa terapia biologica nel sito bersaglio, la placca aterosclerotica, in maniera controllata.

Nei modelli murini con aterosclerosi avanzata, i ricercatori hanno somministrato nanomedicinali e relativi controlli. Dopo cinque settimane di trattamento con i nanomedicinali, il danno alle arterie è stato significativamente riparato e la placca è stata stabilizzata.

Nello specifico, i ricercatori hanno osservato una riduzione delle specie reattive dell'ossigeno; aumento del collagene, che rinforza il cappuccio fibroso; e riduzione del nucleo necrotico della placca, e questi cambiamenti non sono stati osservati rispetto al peptide libero o alle nanoparticelle vuote.

"Molti ricercatori stanno cercando di sviluppare farmaci che prevengano gli attacchi di cuore reprimendo l'infiammazione, ma questo approccio ha alcuni aspetti negativi, " ha detto il co-autore senior Ira Tabas, dottore, Richard J. Stock professore di Medicina (Immunologia) e professore di Patologia e Biologia Cellulare alla Columbia. "Uno è che l'aterosclerosi è una malattia cronica, così le droghe vengono prese per anni, anche decenni. Un farmaco antinfiammatorio distribuito in tutto il corpo comprometterà anche la capacità del sistema immunitario di combattere le infezioni." Ciò potrebbe essere accettabile per condizioni che influiscono gravemente sulla qualità della vita, come l'artrite reumatoide, ma "usare questo approccio per prevenire un attacco di cuore che potrebbe non verificarsi mai potrebbe non valere il rischio".

Inoltre, non basta somministrare un farmaco antinfiammatorio alle placche, ha detto la ricercatrice associata alla Columbia Gabrielle Fredman, dottorato di ricerca, uno dei principali coautori dello studio. "L'aterosclerosi non è solo infiammazione; c'è anche un danno alla parete arteriosa. Se il danno non viene riparato, potresti non prevenire gli attacchi di cuore."

I nanomedicinali mirati utilizzati in questo studio attuale sono stati progettati dai ricercatori di BWH. A seguito di studi preliminari di prova di principio presso la Columbia University in modelli di infiammazione, sono stati ulteriormente testati in un modello di malattia clinicamente rilevante nei topi e hanno dimostrato di essere in grado di manovrare attraverso la circolazione sanguigna, e attraversando le regioni che perdono fino all'interno delle placche, come è stato dimostrato dall'imaging al microscopio a fluorescenza delle lesioni della placca.

I ricercatori notano che oltre alle loro specifiche superfici "appiccicose", la loro piccola dimensione inferiore a 100 nanometri è anche una proprietà chiave che facilita la ritenzione e l'accumulo di queste nanoparticelle all'interno delle placche. Queste nanoparticelle sono 1000 volte più piccole della punta di una singola ciocca di capelli umani.

"Queste nanomedicine sono sviluppate utilizzando polimeri biodegradabili che possono disgregarsi nel tempo nel corpo utilizzando i meccanismi naturali del corpo, e può essere nanoingegnerizzato utilizzando chimiche e nanotecnologie scalabili, che alla fine può facilitare la loro rapida traduzione in clinica, ", ha affermato la co-autrice Nazila Kamaly, dottorato di ricerca, docente nel Laboratorio di Nanomedicina e Biomateriali presso BWH e HMS.

I ricercatori avvertono che sebbene le placche nei topi assomiglino molto alle placche umane, i topi non hanno attacchi di cuore, quindi il vero test delle nanoparticelle non arriverà finché non saranno testate sugli esseri umani. "In questo studio, abbiamo mostrato, per la prima volta, che un farmaco che promuove la risoluzione dell'infiammazione e la riparazione è un'opzione praticabile, quando il farmaco viene consegnato direttamente alle placche tramite nanoparticelle, " disse Tabas. Per essere pronti per i test sugli esseri umani, il team prevede di mettere a punto le nanoparticelle per ottimizzare la somministrazione dei farmaci e confezionarle con farmaci che inducono risoluzione più potenti. "Pensiamo di poter ottenere una consegna ancora migliore alle placche e migliorare la guarigione più che con gli attuali peptidi, " , Egli ha detto.

Farokzhad e colleghi hanno una notevole esperienza con la traduzione da banco a letto di nanotecnologie per applicazioni mediche, e il lavoro fondamentale svolto in parte dal suo team ha portato allo sviluppo e ai primi test sull'uomo di una nanoparticella mirata in grado di controllare il rilascio di farmaci per il trattamento dei tumori, e il primo nella sperimentazione umana di un vaccino mirato a nanoparticelle in grado di orchestrare una risposta immunitaria per facilitare la cessazione del fumo e la prevenzione delle ricadute.

"Le nanoparticelle mirate che risolvono l'infiammazione hanno mostrato un potenziale eccitante non solo per il potenziale trattamento dell'aterosclerosi come descritto qui, ma anche altre aree terapeutiche tra cui la riparazione delle ferite, Per esempio, come descritto nel numero online del 9 febbraio di Journal of Clinical Investigation , oltre ad altre applicazioni attualmente in corso con i nostri collaboratori, "Sono ottimista sul fatto che con un'ulteriore convalida sugli animali prenderemo in considerazione anche la sperimentazione umana dell'infiammazione che risolve le nanoparticelle mirate per una miriade di esigenze mediche insoddisfatte:questi sono tempi entusiasmanti per la medicina e il futuro della nanomedicina è incredibilmente luminoso. "