I ricercatori hanno sviluppato un modo per sostenere un sistema immunitario in difficoltà per consentirne la lotta contro la sepsi, una condizione mortale derivante dalla reazione estrema del corpo all'infezione.

Gli scienziati hanno utilizzato la nanotecnologia per trasformare le cellule immunitarie sane donate in un farmaco con un potere potenziato di uccidere i batteri.

In esperimenti che trattavano topi con sepsi, le cellule immunitarie ingegnerizzate hanno eliminato i batteri nel sangue e negli organi principali, migliorando drasticamente i tassi di sopravvivenza.

Questo lavoro si concentra su un trattamento per la sepsi in fase avanzata, quando il sistema immunitario è compromesso e incapace di eliminare i batteri invasori. Gli scienziati stanno collaborando con medici specializzati nel trattamento della sepsi per accelerare il processo di sviluppo dei farmaci.

"La sepsi rimane la principale causa di morte negli ospedali. Non esiste da molto tempo un trattamento efficace per la sepsi in stadio avanzato. Pensiamo che questa terapia cellulare possa aiutare i pazienti che arrivano allo stadio avanzato della sepsi, " disse Yizhou Dong, autore senior e professore associato di farmacologia e farmacologia presso la Ohio State University. "Per la traduzione in clinica, crediamo che questo possa essere usato in combinazione con l'attuale trattamento di terapia intensiva per i pazienti con sepsi".

Lo studio è pubblicato oggi in Nanotecnologia della natura .

La sepsi in sé non è un'infezione, è una risposta sistemica pericolosa per la vita all'infezione che può portare a danni ai tessuti, insufficienza d'organo e morte, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. Il CDC stima che 1,7 milioni di adulti negli Stati Uniti sviluppino la sepsi ogni anno, e un paziente su tre che muore in ospedale ha la sepsi.

Questo lavoro ha combinato due tipi primari di tecnologia:usare le vitamine come componente principale nella produzione di nanoparticelle lipidiche, e utilizzando quelle nanoparticelle per sfruttare i processi cellulari naturali nella creazione di un nuovo farmaco antibatterico.

Le cellule chiamate macrofagi sono uno dei primi soccorritori del sistema immunitario, con il compito di "mangiare" gli agenti patogeni invasori. Però, nei pazienti con sepsi, il numero di macrofagi e di altre cellule immunitarie è inferiore al normale e non funzionano come dovrebbero.

In questo studio, Dong e colleghi hanno raccolto monociti dal midollo osseo di topi sani e li hanno coltivati ​​in condizioni che li hanno trasformati in macrofagi. (I monociti sono globuli bianchi in grado di differenziarsi in altri tipi di cellule immunitarie.)

Il laboratorio ha anche sviluppato nanoparticelle a base di vitamine particolarmente efficaci nel fornire RNA messaggero, molecole che traducono le informazioni genetiche in proteine ​​funzionali.

Gli scienziati, specializzati in RNA messaggero per scopi terapeutici, costruito un RNA messaggero che codifica per un peptide antimicrobico e una proteina segnale. La proteina segnale ha consentito l'accumulo specifico del peptide antimicrobico nelle strutture macrofagiche interne chiamate lisosomi, la posizione chiave per le attività di uccisione dei batteri.

Da qui, i ricercatori hanno consegnato le nanoparticelle caricate con quell'RNA messaggero nei macrofagi che avevano prodotto con i monociti del donatore, e lasciare che le cellule lo prendano da lì per "fabbricare" una nuova terapia.

"I macrofagi hanno un'attività antibatterica in modo naturale. Quindi, se aggiungiamo il peptide antibatterico aggiuntivo nella cellula, quei peptidi antibatterici possono migliorare ulteriormente l'attività antibatterica e aiutare l'intero macrofago a eliminare i batteri, " Disse Dong.

Dopo aver visto risultati promettenti nei test cellulari, i ricercatori hanno somministrato la terapia cellulare ai topi. I modelli murini di sepsi in questo studio sono stati infettati da Staphylococcus aureus multiresistente e da E. coli e il loro sistema immunitario è stato soppresso.

Ogni trattamento consisteva di circa 4 milioni di macrofagi ingegnerizzati. I controlli per il confronto includevano macrofagi ordinari e un placebo. Rispetto ai controlli, il trattamento ha portato a una significativa riduzione dei batteri nel sangue dopo 24 ore e per quelli con batteri persistenti nel sangue, un secondo trattamento li ha spazzati via.

Dong considera la consegna di nanoparticelle lipidiche di RNA messaggero in alcuni tipi di cellule immunitarie applicabile ad altre malattie, e il suo laboratorio sta attualmente lavorando allo sviluppo dell'immunoterapia del cancro utilizzando questa tecnologia.