Un team di ricercatori dell'Università della California di San Diego ha sviluppato "nanospugne" di macrofagi in grado di assorbire e rimuovere in modo sicuro dal flusso sanguigno le molecole note per innescare la sepsi. Queste nanospugne di macrofagi, che sono nanoparticelle ammantate nelle membrane cellulari dei macrofagi, hanno finora migliorato i tassi di sopravvivenza nei topi con sepsi.

Questo lavoro è un esempio della tecnologia di occultamento della membrana cellulare introdotta dal laboratorio di Liangfang Zhang, un professore di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering. Il suo gruppo sviluppa nuove terapie di nanomedicina camuffando le nanoparticelle come cellule proprie del corpo. Esempi precedenti includono nanospugne di globuli rossi per combattere e prevenire le infezioni da MRSA; nanoparticelle ammantate nelle membrane cellulari delle piastrine per riparare i vasi sanguigni feriti; e nanofibre ammantate di membrane cellulari beta che potrebbero essere utilizzate per aiutare i pazienti diabetici a produrre più insulina.

Nello studio attuale, Il laboratorio di Zhang ha sviluppato nanospugne di macrofagi che offrono una soluzione promettente per trattare e gestire efficacemente la sepsi. Il laboratorio di Zhang ha collaborato con Victor Nizet, un professore di pediatria e farmacia all'UC San Diego, il cui team ha contribuito a testare le nanospugne dei macrofagi in vivo .

La sepsi si verifica quando il corpo lancia una risposta immunitaria incontrollata a un'infezione, innescando un'infiammazione diffusa che può portare a insufficienza d'organo, shock settico e persino la morte. I Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie stimano che più di 1,5 milioni di americani soffrano di sepsi e circa 250, 000 muoiono per questa condizione ogni anno.

La sepsi viene solitamente trattata con antibiotici. Ma mentre gli antibiotici possono potenzialmente eliminare i batteri che causano la sepsi, non possono tenere sotto controllo l'infiammazione.

Alcuni batteri che causano la sepsi secernono molecole tossiche chiamate endotossine. I macrofagi, globuli bianchi che svolgono un ruolo importante nell'infiammazione, riconoscono le endotossine come pericolose. In risposta, i macrofagi producono proteine ​​che causano infiammazione chiamate citochine proinfiammatorie, che a loro volta attivano altri macrofagi per produrre più citochine, scatenando un pericoloso effetto domino di infiammazione in tutto il corpo.

"Per gestire efficacemente la sepsi, devi gestire questa tempesta di citochine, " disse Zhang.

In un articolo pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , Zhang e un team di ricercatori dell'UC San Diego hanno dimostrato che le nanospugne di macrofagi possono neutralizzare in sicurezza sia le endotossine che le citochine pro-infiammatorie nel flusso sanguigno.

Un'ampia gamma di endotossine e citochine proinfiammatorie si legano naturalmente alle membrane cellulari dei macrofagi, quindi queste nanospugne fungono da trappole universali per un ampio spettro di molecole che causano la sepsi, ha spiegato Zhang. "Possono lavorare su diversi generi batterici, specie e ceppi, " disse. E poiché sono ricoperti da vere membrane cellulari dei macrofagi, possono passare come cellule immunitarie del corpo e far circolare il flusso sanguigno senza essere sfrattati.

I ricercatori hanno utilizzato cellule macrofagiche di topi per realizzare le nanospugne. Hanno immerso le cellule in una soluzione che ha fatto scoppiare le cellule, lasciando indietro le membrane. Le membrane sono state raccolte utilizzando una centrifuga, quindi miscelato con nanoparticelle a forma di palla in polimero biodegradabile. La fase di miscelazione ha rivestito spontaneamente le nanoparticelle nelle membrane cellulari dei macrofagi.

Il team ha somministrato le nanospugne di macrofagi a un gruppo di topi infettati con una dose letale di E. coli . Il trattamento ha mantenuto in vita quattro topi su 10 in questo gruppo, mentre tutti i topi del gruppo non trattato sono morti. Una dose delle nanospugne dei macrofagi ha ridotto significativamente i livelli di endotossine e citochine pro-infiammatorie nei topi trattati. Ciò ha impedito l'infiammazione sistemica e ha anche ridotto la conta batterica nel sangue e nella milza di questi topi.

Zhang sta lavorando con aziende biofarmaceutiche per tradurre le nanospugne dei macrofagi in uso clinico. I prossimi passi includono la produzione delle nanospugne su larga scala e la conduzione di grandi sperimentazioni su animali.