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I neutrofili sono un tipo di globuli bianchi che aiutano a combattere malattie e malattie viaggiando verso il sito infetto del corpo per cercare e distruggere gli agenti patogeni dannosi.
Ma senza restrizioni, i neutrofili possono anche prolungare l'infiammazione e contribuire allo sviluppo di condizioni come la trombosi vascolare, il cancro e la retinopatia diabetica.
Per bloccare gli effetti dannosi della cellula difensiva, un team di ricerca guidato dalla Case Western Reserve University (CWRU) ha progettato una piattaforma di nanoparticelle che può colpire esclusivamente i neutrofili attivati associati alla malattia, lasciando intatti i neutrofili circolanti inattivi.
"Garantisce che i neutrofili associati alla malattia vengano soppressi", ha spiegato il professore della CWRU Evi Stavrou, "ma la [loro] capacità di combattere le infezioni rimane intatta".
I risultati offrono il potenziale per trasformare le terapie per le malattie prevalenti, comprese le complicanze diabetiche, il cancro e le malattie autoimmuni.
Stavrou, l'Oscar D. Ratnoff Designated Professor in Medicina ed Ematologia presso la School of Medicine, è l'autore corrispondente principale dello studio, che è apparso di recente in Nature Nanotechnology .
I risultati sono emersi da una collaborazione triennale tra il laboratorio di Stavrou, i colleghi dei dipartimenti di ingegneria biomedica e farmacologia della Case Western Reserve e con partner di ricerca in tutto il mondo.
"Questa collaborazione tra il laboratorio del Dr. Stavrou e il nostro laboratorio riunisce le nostre competenze complementari e interdisciplinari per creare una piattaforma di nanomedicina unica che consente il targeting specifico dei neutrofili attivati", ha affermato Anirban Sen Gupta, professore di ingegneria biomedica e Leonard Case Jr. Professore di Ingegneria presso la Case School of Engineering. "L'attività aberrante dei neutrofili sta emergendo come un meccanismo importante in molte malattie e questa piattaforma può consentire un trattamento mirato di tali malattie senza compromettere le capacità di difesa immunitaria dei neutrofili".
Il loro lavoro ha dimostrato che il targeting di un farmaco che sopprime i neutrofili in modo specifico sul sito della malattia impacchettandolo nella nanopiattaforma ha aumentato l'efficacia del farmaco. In questo modo si riducono anche gli effetti tossici rispetto a quando il farmaco viene somministrato direttamente per via endovenosa.
Lo studio
Lo studio rappresenta la prima dimostrazione del targeting attivo di quelle che vengono chiamate "sottopopolazioni" di neutrofili. La loro piattaforma è abbastanza versatile da essere adattata a specifiche popolazioni di neutrofili, da soli o in complessi cellulari, ha affermato Stavrou.
Per colpire specificamente i neutrofili attivati, Stavrou e Sen Gupta hanno dovuto prima identificare un marcatore di superficie espresso in modo univoco dai neutrofili attivati ma non dalle cellule a riposo. Si sono concentrati sull'elastasi neutrofila (NE), che viene secreta dai neutrofili durante l'infiammazione, perché è prodotta solo dai neutrofili e viaggia sulla superficie cellulare solo quando attivata.
Per utilizzare NE come "esca" per il legame di nanoparticelle (NP), Stavrou e Sen Gupta hanno progettato un peptide derivato dall'alfa-1 antitripsina (un inibitore naturale di NE) e hanno dimostrato la sua specifica capacità di legame verso NE. Decorare la superficie delle nanoparticelle con questo peptide ha consentito il suo legame specifico con i neutrofili attivati.
Successivamente, sono stati scelti inibitori farmacologici che interferiscono con le funzioni dei neutrofili. La combinazione di questi due componenti su una piattaforma NP lipidica ha generato nanoparticelle terapeutiche mirate ai neutrofili attive.
Le nanoparticelle assemblate sono state utilizzate in test in vitro e in vivo per definire la loro capacità di carico, biodistribuzione, specificità verso NE e durata della circolazione nei modelli murini.
Sono state create diverse varianti di NP che possono interagire in modo specifico solo con i neutrofili attivati o con i neutrofili attivati che sono in complesso con altre cellule come le piastrine attivate, un segno distintivo della trombosi infiammatoria in molte malattie.
Infine, è stata dimostrata la fattibilità della "capacità terapeutica mirata" con questa piattaforma NP utilizzando carichi utili di farmaci in modelli murini di trombosi venosa.
La prossima fase degli studi si concentrerà sullo studio di nuove molecole di farmaci che sopprimono i neutrofili sviluppate nel laboratorio di Stavrou come carico utile nelle nanoparticelle e sulla valutazione di queste formulazioni in vari modelli di malattie guidate dai neutrofili. + Esplora ulteriormente
