Gli ingegneri dell'Università della California di San Diego hanno sviluppato "nanospugne" di neutrofili in grado di assorbire e neutralizzare in modo sicuro una varietà di proteine ​​che svolgono un ruolo nella progressione dell'artrite reumatoide. Le iniezioni di queste nanospugne hanno trattato efficacemente l'artrite reumatoide grave in due modelli murini. Anche la somministrazione precoce delle nanospugne ha impedito lo sviluppo della malattia.

L'opera è pubblicata il 3 settembre in Nanotecnologia della natura .

"Le nanospugne sono un nuovo paradigma di trattamento per impedire alle molecole patologiche di scatenare malattie nel corpo, ", ha affermato l'autore senior Liangfang Zhang, un professore di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Piuttosto che creare trattamenti per bloccare alcuni tipi specifici di molecole patologiche, stiamo sviluppando una piattaforma in grado di bloccarne un ampio spettro, e in questo modo possiamo trattare e prevenire le malattie in modo più efficace ed efficiente".

Questo lavoro è uno degli ultimi esempi di nanospugne terapeutiche sviluppate dal laboratorio di Zhang. Zhang, che è affiliato con l'Institute of Engineering in Medicine e il Moores Cancer Center dell'UC San Diego, e il suo team ha precedentemente sviluppato nanospugne di globuli rossi per combattere e prevenire le infezioni da MRSA e nanospugne di macrofagi per trattare e gestire la sepsi.

Le nuove nanospugne sono nanoparticelle di polimero biodegradabile rivestite con le membrane cellulari dei neutrofili, un tipo di globuli bianchi.

I neutrofili sono tra i primi soccorritori del sistema immunitario contro gli agenti patogeni invasori. Sono anche noti per svolgere un ruolo nello sviluppo dell'artrite reumatoide, una malattia autoimmune cronica che provoca dolorose infiammazioni alle articolazioni e alla fine può portare a danni alla cartilagine e al tessuto osseo.

Quando si sviluppa l'artrite reumatoide, le cellule delle articolazioni producono proteine ​​infiammatorie chiamate citochine. Il rilascio di citochine segnala ai neutrofili di entrare nelle articolazioni. Una volta lì, le citochine si legano ai recettori sulle superfici dei neutrofili, attivandoli per rilasciare più citochine, che a sua volta attira più neutrofili alle articolazioni e così via.

Le nanospugne essenzialmente stroncano questa cascata infiammatoria sul nascere. Agendo come minuscoli richiami neutrofili, intercettano le citochine e impediscono loro di segnalare ancora più neutrofili alle articolazioni, riducendo l'infiammazione e il danno articolare.

Queste nanospugne offrono un'alternativa promettente agli attuali trattamenti per l'artrite reumatoide. Alcuni farmaci anticorpali monoclonali, Per esempio, hanno aiutato i pazienti a gestire i sintomi della malattia, ma funzionano neutralizzando solo tipi specifici di citochine. Questo non è sufficiente per curare la malattia, disse Zhang, perché ci sono così tanti diversi tipi di citochine e molecole patologiche coinvolte.

"La neutralizzazione di solo uno o due tipi potrebbe non essere altrettanto efficace. Quindi il nostro approccio è prendere le membrane delle cellule dei neutrofili, che hanno naturalmente recettori per legare tutti questi diversi tipi di citochine, e usarli per gestire un'intera popolazione di molecole infiammatorie, " disse Zhang.

"Questa strategia elimina la necessità di identificare citochine specifiche o segnali infiammatori nel processo. Utilizzando intere membrane cellulari dei neutrofili, stiamo tagliando tutti questi segnali infiammatori in una volta, " ha detto il primo autore Qiangzhe Zhang, un dottorato di ricerca studente nel gruppo di ricerca del professor Liangfang Zhang alla UC San Diego.

Per realizzare le nanospugne di neutrofili, i ricercatori hanno prima sviluppato un metodo per separare i neutrofili dal sangue intero. Hanno quindi trasformato le cellule in una soluzione che le fa gonfiare e scoppiare, lasciando indietro le membrane. Le membrane sono state poi frantumate in pezzi molto più piccoli. Mescolandoli con nanoparticelle a forma di palla fatte di polimero biodegradabile, le membrane delle cellule dei neutrofili si sono fuse sulle superfici delle nanoparticelle.

"Una delle maggiori sfide di questo lavoro è stata la razionalizzazione dell'intero processo, dall'isolamento dei neutrofili dal sangue alla rimozione delle membrane, e rendere questo processo ripetibile. Abbiamo passato molto tempo a capirlo e alla fine abbiamo creato una linea di produzione coerente di nanospugne di neutrofili, " ha detto Qiangzhe Zhang.

Nei modelli murini di artrite reumatoide grave, l'iniezione di nanospugne nelle articolazioni infiammate ha portato a una riduzione del gonfiore e ha protetto la cartilagine da ulteriori danni. Le nanospugne si sono comportate altrettanto bene come trattamenti in cui ai topi è stata somministrata una dose elevata di anticorpi monoclonali.

Le nanospugne hanno anche funzionato come trattamento preventivo quando somministrate prima di indurre la malattia in un altro gruppo di topi.

Il professor Liangfang Zhang avverte che il trattamento con nanospugne non elimina la malattia. "Siamo sostanzialmente in grado di gestire la malattia. Non è completamente scomparsa. Ma il gonfiore è notevolmente ridotto e il danno alla cartilagine è ridotto al minimo, " Egli ha detto.

Il team spera di vedere un giorno il loro lavoro negli studi clinici.