Esistono importanti differenze biologiche tra uomini e donne, fino al livello cellulare. Investigatori del Brigham and Women's Hospital e colleghi della Stanford University, McGill University e Università della California, Berkeley voleva determinare se le differenze tra cellule maschili e femminili possono influenzare il modo in cui le cellule assorbono le nanoparticelle, un veicolo chiave per l'imaging e le applicazioni mirate di somministrazione di farmaci. Il team ha dimostrato che il sesso cellulare ha influenzato notevolmente l'assorbimento cellulare delle nanoparticelle e ha scoperto che le cellule di uomini e donne hanno risposto in modo diverso alle tecniche di riprogrammazione utilizzate per migliorare la capacità delle cellule di differenziarsi in una maggiore varietà di tipi cellulari. I loro risultati, pubblicato questa settimana in ACS Nano , può aiutare i ricercatori a produrre in modo più sicuro ed efficace nanomedicinali che tengano conto del sesso.

"Nonostante gli enormi sforzi nel campo della nanomedicina, meno tecnologie di nanoparticelle del previsto sono arrivate agli studi clinici. La ragione di questo ampio divario tra gli sforzi e il successo della traduzione clinica è, almeno in parte, a causa dell'esistenza di diversi fattori trascurati nell'interfaccia nanobio", ha affermato l'autore corrispondente Morteza Mahmoudi, dottorato di ricerca, un istruttore presso il Centro di Nanomedicina e il Dipartimento di Anestesiologia del BWH. "Negli ultimi dieci anni, l'obiettivo centrale della mia ricerca è stato focalizzato sulla ricerca e sull'introduzione di fattori trascurati nelle interfacce nanobio per ridurre al minimo questo divario tra banco e clinica, che potrebbe aprire la strada per accelerare la traduzione clinica di successo delle nanoparticelle. Risposte diverse di cellule maschili e femminili allo stesso identico tipo e concentrazione di nanoparticelle è l'ultimo fattore trascurato che abbiamo trovato".

Mahmoudi e i suoi colleghi hanno precedentemente identificato molti altri fattori biologici trascurati che sembrano contribuire alle discrepanze osservate tra i risultati in laboratorio e in clinica, compresa l'importanza della medicina personalizzata nelle interfacce nanobio, tipo di cellula, forma cellulare, e temperatura di incubazione. Per capire se il sesso cellulare potrebbe essere un ulteriore fattore importante che influenza gli esiti, il team ha incubato nanoparticelle con cellule staminali amniotiche umane (hAMSC) che sono state estratte dallo strato amniotico della placenta attaccata ai feti maschi e femmine. Hanno scoperto che le cellule femminili avevano un assorbimento significativamente maggiore di nanoparticelle rispetto alle cellule maschili.

Nel corpo, le cellule sono inondate da un'ampia gamma di biomolecole inclusi fattori paracrini, che sono piccole proteine ​​che possono interagire con la superficie delle nanoparticelle. Il team ha scoperto che i fattori paracrini variavano tra cellule maschili e femminili:dei 63 fattori paracrini misurati, 14 hanno mostrato grandi differenze. Queste differenze possono influenzare l'identità biologica delle nanoparticelle e quindi alterare la loro interazione con le cellule. A parte la variazione dei fattori paracrini tra cellule maschili e femminili, il team ha anche riscontrato importanti differenze nell'organizzazione, distribuzione e morfologia dei filamenti di actina in hAMSCs maschili e femminili. Questi filamenti agiscono come minuscoli viticci che avvolgono le particelle e le inghiottono.

"Queste differenze potrebbero avere un impatto critico sulla somministrazione di nanoparticelle, " ha detto Mahmoudi. "Se le nanoparticelle trasportano un farmaco da consegnare, un diverso assorbimento potrebbe significare una diversa efficacia terapeutica e altre importanti differenze, come la sicurezza, nei dati clinici».

Le hAMSC possono essere portate a uno stato di cellule staminali ancora più robusto utilizzando un virus Sendai per fornire fattori chiave al nucleo. Questa tecnica di riprogrammazione è abbastanza comune nella biologia delle cellule staminali, ma il team di ricerca ha scoperto che anche questo approccio è influenzato dalle differenze tra cellule maschili e femminili, con cellule femminili che rispondono a un tasso nove volte superiore rispetto alle cellule maschili.

Il team ha anche testato l'assorbimento delle nanoparticelle per altri tipi di cellule umane, compresi i fibroblasti di donatori di età più avanzata e hanno riscontrato differenze significative. interessante, il team ha scoperto che le cellule di fibroblasti maschili avevano livelli più elevati di assorbimento rispetto alle cellule di fibroblasti femminili. Hanno anche visto differenze nella forma dei mitocondri delle cellule e nella struttura del reticolo endoplasmatico tra le altre differenze.

"Quello che stiamo vedendo è che anche il tipo di cellula sarà critico. Se stiamo cercando di fornire un farmaco chemioterapico, il tipo di cellula che stiamo prendendo di mira e il sesso del paziente possono influenzare il modo in cui il farmaco viene erogato e assorbito, " ha detto Mahmoudi. "Sono necessarie ulteriori ricerche su una maggiore varietà di tipi di cellule e le loro differenze intracellulari per ottenere informazioni più approfondite sulle differenze fisico-chimiche e meccaniche tra cellule maschili e femminili. Ci auguriamo che il nostro lavoro aiuti il ​​settore del nanobio a comprendere e superare alcune delle sfide chiave nella somministrazione di farmaci, fornendo in definitiva terapie migliori per i pazienti in modo più sicuro e altamente efficace specifico per il sesso".

BWH ha una storia di lunga data e si impegna a comprendere come la salute e la malattia differiscano in base al sesso. In particolare, i ricercatori del Connors Center for Women's Health and Gender Biology stanno sviluppando strategie di trattamento e prevenzione specifiche per il sesso in medicina clinica per il progresso dell'assistenza sanitaria presso BWH.

"È essenziale per noi riconoscere e comprendere meglio come le differenze molecolari e cellulari nei maschi e nelle femmine siano alla base di tanti aspetti della salute umana, " disse Hadine Joffe, dottore, Master, Direttore esecutivo del Mary Horrigan Connors Center for Women's Health &Gender Biology. "Attraverso questo studio, Morteza Mahmoudi e i suoi colleghi stanno contribuendo a far luce su questo fenomeno sottovalutato, e il loro lavoro estende l'impegno di Brigham ad applicare le scoperte sulle differenze basate sul sesso per migliorare l'assistenza sanitaria".