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La sepsi, la reazione eccessiva del corpo a un'infezione, colpisce più di 1,5 milioni di persone e ne uccide almeno 270.000 ogni anno solo negli Stati Uniti. Il trattamento standard di antibiotici e liquidi non è efficace per molti pazienti e coloro che sopravvivono corrono un rischio maggiore di morte.
In una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Nature Nanotechnology oggi, il laboratorio di Shaoqin "Sarah" Gong, professore presso il Wisconsin Institute for Discovery presso l'Università del Wisconsin-Madison, ha segnalato un nuovo trattamento a base di nanoparticelle che fornisce molecole antinfiammatorie e antibiotici.
Il nuovo sistema ha salvato la vita ai topi con una versione indotta della sepsi destinata a fungere da modello per le infezioni umane ed è una promettente dimostrazione di concetto per una potenziale nuova terapia, in attesa di ulteriori ricerche.
Le nuove nanoparticelle hanno prodotto la sostanza chimica NAD + o la sua forma ridotta NAD(H), una molecola che ha un ruolo essenziale nei processi biologici che generano energia, preservano il materiale genetico e aiutano le cellule ad adattarsi e superare lo stress. Sebbene il NAD(H) sia ben noto per la sua funzione antinfiammatoria, l'applicazione clinica è stata ostacolata perché il NAD(H) non può essere assorbito direttamente dalle cellule.
"Per consentire la traduzione clinica, dobbiamo trovare un modo per fornire in modo efficiente NAD(H) agli organi o alle cellule mirati. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo progettato un paio di nanoparticelle che possono trasportare e rilasciare direttamente NAD(H) nella cellula , prevenendo il rilascio prematuro di farmaci e il degrado nel flusso sanguigno", afferma Gong, che ricopre anche incarichi presso il Dipartimento di ingegneria biomedica e il Dipartimento di oftalmologia e scienze visive della UW School of Medicine e della sanità pubblica.
Il lavoro interdisciplinare è stato condotto da Gong insieme a Mingzhou Ye e Yi Zhao, due borsisti post-dottorato nel laboratorio di Gong. Al progetto ha collaborato anche John-Demian Sauer, professore presso il Dipartimento di microbiologia medica e immunologia.
La sepsi può essere mortale in due fasi. In primo luogo, un'infezione inizia nel corpo. Il sistema immunitario risponde creando un'infiammazione drastica che altera il flusso sanguigno e forma coaguli di sangue, che possono causare la morte dei tessuti e innescare una reazione a catena che porta all'insufficienza d'organo. Successivamente, il corpo si corregge in modo eccessivo sopprimendo il sistema immunitario, che a sua volta aumenta la suscettibilità alle infezioni. Il controllo delle complicanze causate dall'infiammazione è vitale nella terapia della sepsi.
Il fosfato di calcio rivestito di lipidi o le nanoparticelle di struttura metallo-organica progettate dal laboratorio Gong possono essere utilizzate per la co-fornitura di NAD(H) e antibiotici. Il laboratorio di Gong ha testato le nanoparticelle caricate con NAD(H) in più modelli murini tra cui endotossiemia, batteriemia polimicrobica indotta da agenti patogeni multiresistenti, nonché un modello di sepsi indotta da puntura con infezione secondaria da un comune batterio che causa malattie chiamato P. aeruginosa .
Il trattamento con nanoparticelle ha funzionato molto meglio rispetto all'utilizzo del solo NAD(H). Ad esempio, in un modello murino di endotossiemia, i topi senza alcun trattamento o trattati con NAD(H) libero sono morti entro due giorni. Al contrario, i topi trattati con nanoparticelle caricate con NAD(H) sono sopravvissuti tutti. Questi studi sugli animali hanno dimostrato che le nanoparticelle NAD(H) possono aiutare a mantenere un sistema immunitario sano, supportare la funzione dei vasi sanguigni e prevenire lesioni multiorgano.
Questa tecnologia potrebbe aprire la strada allo sviluppo di una nuova terapia clinica per la sepsi che potrebbe essere applicata anche in altri scenari legati all'infiammazione, come il trattamento del COVID-19. Un ulteriore vantaggio di questa terapia è la capacità di trattare l'infezione con quantità inferiori di antibiotici, il che riduce il loro uso eccessivo. Saranno necessarie ulteriori ricerche su modelli animali più grandi prima che possano iniziare le sperimentazioni cliniche sulle persone.
"Le nanoparticelle NAD(H) hanno il potenziale per curare molte altre malattie perché il NAD(H) è coinvolto in così tanti percorsi biologici. Ci sono forti prove per l'uso di NAD(H) come intervento o aiuto in malattie critiche," dice Gong. + Esplora ulteriormente
