Nanoparticelle travestite da frammenti di cellule del sangue scivolano oltre le difese immunitarie del corpo

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Un nuovo sistema di somministrazione dei farmaci ricoprendo le piastrine;  utilizzato per riparare i vasi sanguigni danneggiati.

I ricercatori dicono di aver trovato un modo per nascondere delle nanoparticelle che trasportano farmaci superando il sistema immunitario del corpo: si camuffano per essere identificati come frammenti di cellule presenti nel sangue umano.

Nanoparticelle fatto dalla mano dell’uomo – costituiti da plastica o di metallo – possono essere progettate per fornire un carico di farmaci in aree specifiche del corpo che spesso tende ad attaccarle e inghiottirle dal sistema di difesa naturale del corpo, che li vede come invasori stranieri.

Le particelle travestiti non solo sono in grado di evitare il rilevamento, ma sfruttano anche le proprietà naturali delle piastrine per il trattamento di infezioni batteriche e per riparare i vasi sanguigni danneggiati in modo più efficace dei modi convenzionali di somministrazione dei farmaci.
ricercatori sono stati guidati da Liangfang Zhang presso l’Università della California, San Diego, e pubblicato il loro lavoro in Nature1 il 16 settembre.

La squadra di Zhang ha cominciato con particelle di 100 nanometri di larghezza fatte di polimero biodegradabile PLGA, e rivestite con membrane prelevate da piastrine umane – frammenti di cellule presenti nel sangue che si accumulano nei siti di danni ai tessuti e iniziano il processo di coagulazione. Questo aiuta le particelle di eludere il sistema immunitario, dicono gli autori.

La squadra di Zhang ha cominciato con particelle di 100 nanometri di larghezza fatte di polimero biodegradabile PLGA, e rivestite con membrane prelevate da piastrine umane – frammenti di cellule presenti nel sangue che si accumulano nei siti di danni ai tessuti e iniziano il processo di coagulazione. Questo aiuta le particelle di eludere il sistema immunitario, dicono gli autori.

I ricercatori hanno già cercato di collegare parti fondamentali delle membrane piastriniche sulle nano particelle per evitare l’attacco immunitario; in particolare, la proteina CD47 del piastrinica.
La proteina invia una ‘non mi mangiare’ segnale al sistema immunitario del corpo, dice Dennis Discher, un nanoengineer presso l’Università della Pennsylvania a Philadelphia.
Le nanoparticelle di Zhang ad oggi vantano il più completo set di proteine di membrana , dice Omid Farokhzad, medico e nano tecnologo al Brigham and Women Hospital di Boston, Massachusetts, che ha scritto un articolo di News & Views che ha accompagnato la carta.

Assassini incappucciati

Le nano particelle  rivestite di piastrine hanno altri vantaggi.
Batteri come meticillino-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), per esempio, possono aderire alle piastrine – una caratteristica che sfruttano per proteggersi dal sistema immunitario.
Questo li rende naturalmente più versatili per interagire con nanoparticelle rivestite. Le piastrine sono anche attratte da specifiche aree del corpo dove il danno tissutale si sta verificando.

Le particelle sfruttano uniche abilità naturali delle piastrine “, dice Samir Mitragotri, un ingegnere chimico presso l’Università della California, Santa Barbara, che non è stato coinvolto nel lavoro.
“Questo approccio è altamente innovativo”, aggiunge.

Squadra di Zhang ha iniettato nano particelle rivestite – con antibiotici all’interno – in topi infettati da MRSA.
Questo ha ridotto i batteri MRSA che popolavano il fegato e la milza 1000 volte maggiormente rispetto aa topi che avevano ricevuto antibiotici convenzionali,  richiedendo solo un sesto della dose dei farmaci convenzionali. (In altri organi nanoparticelle sono stati anche più efficace di somministrazione di farmaci convenzionali, ma la differenza era meno pronunciata).

Il team ha anche sfruttato il fatto che le piastrine tendono a migrare ai vasi sanguigni danneggiati.
Hanno caricato e  camuffato le nano particelle con un farmaco chiamato docetaxel, per vedere se potesse impedire l’ispessimento delle pareti delle arterie eccesso danneggiate (un effetto che può causare problemi dopo l’intervento chirurgico).
Quando queste nano particelle sono state iniettate in topi che avevano dei danni ai vasi sanguigni, le particelle si sono raggruppate in concentrazioni più grandi nei siti danneggiati che nel sano tessuto dei topi.
Il trattamento con docetaxel è stato più efficace tramite questo sistema di consegna mirato rispetto a quando si è utilizzato il sistema standard nel flusso sanguigno senza l’utilizzo di nano particelle.

La capacità di fornire alte dosi di farmaci specifici a questi siti, evitando cellule del sistema immunitario chiamate macrofagi, che di solito distruggono la maggior parte delle nano particelle anche a siti di malattia, è impressionante, dice Discher.

Punti interrogativi

Ma non tutti sono convinti sulla capacità di occultamento delle particelle.
Anche se una piccola frazione delle particelle si sono raggruppate nei siti della malattia, la stragrande maggioranza di loro è  rapidamente finita nel fegato e nella milza degli animali – il che suggerisce che la maggior parte delle particelle erano state catturate dalle difese immunitarie in quei siti, dice Moein Moghimi, uno specialista nel settore farmaceutico nanotecnologie presso l’Università di Copenaghen.
Moghimi pensa che sia necessario un esame molto più rigoroso della risposta immunitaria dell’organismo alle particelle.

Zhang dice che i  prossimi progetti del team saranno di fare grandi quantità di nano particelle ammantate per testare il loro uso in animali più grandi prima di testare le  terapie di prova sugli esseri umani.
Poiché le piastrine tendono a raggrupparsi intorno alle cellule tumorali nel sangue, così come intorno batteri, la squadra prossimamente cercherà di vedere se le nano particelle occultate potrebbero essere utilizzate per mirare selettivamente il cancro.

Lo sviluppo di terapie da nano particelle ibride che combinano componenti sintetici e biologici sarà una strada lunga e accidentata, dice Farokhzad.
“Ma è una tecnologia su cui scommetterei, viste le promettenti prospettive”

 

 

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