Los "drones" del tamaño de un nanómetro que entregan un tipo especial de molécula curativa a los depósitos de grasa en las arterias podrían convertirse en una nueva forma de prevenir los ataques cardíacos causados ​​por la aterosclerosis. según un estudio en modelos preclínicos realizado por científicos del Hospital Brigham and Women's (BWH) y el Centro Médico de la Universidad de Columbia. Estos hallazgos se publican en la edición en línea del 18 de febrero de Medicina traslacional de la ciencia .

Aunque los tratamientos actuales han reducido el número de muertes por enfermedades relacionadas con la aterosclerosis, La aterosclerosis sigue siendo un problema de salud peligroso:la aterosclerosis de las arterias coronarias es la principal causa de muerte de mujeres y hombres en los EE. UU. resultando en una de cada cuatro muertes. En el estudio, nano 'drones' biodegradables dirigidos que suministraron un tipo especial de fármaco que promueve la curación ('resolución') reestructuraron con éxito las placas ateroscleróticas en ratones para hacerlas más estables. Se predeciría que esta remodelación del entorno de la placa en humanos bloqueará la rotura de la placa y la trombosis y, por lo tanto, evitará ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.

"Este es el primer ejemplo de una tecnología de nanopartículas dirigida que reduce la aterosclerosis en un modelo animal, "dijo el coautor principal Omid Farokzhad, MARYLAND, profesor asociado y director del Laboratorio de Nanomedicina y Biomateriales en BWH y Harvard Medical School (HMS). "Años de investigación y colaboración han culminado en nuestra capacidad de utilizar la nanotecnología para resolver la inflamación, remodelar y estabilizar placas en un modelo de aterosclerosis avanzada ".

En este estudio, nanomedicinas dirigidas elaboradas a partir de bloques de construcción poliméricos que se utilizan en numerosos productos aprobados por la FDA hasta la fecha, fueron diseñados por nanoingeniería para transportar una carga útil de fármaco antiinflamatorio en forma de péptido biomimético. Es más, este péptido se derivó de una de las proteínas naturales del cuerpo que resuelven la inflamación llamada Anexina A1. La forma en que se diseñaron las nanomedicinas permitió que este terapéutico biológico se liberara en el sitio objetivo, la placa aterosclerótica, de manera controlada.

En modelos de ratón con aterosclerosis avanzada, los investigadores administraron nanomedicinas y controles relevantes. Tras cinco semanas de tratamiento con nanomedicinas, el daño a las arterias se reparó significativamente y la placa se estabilizó.

Específicamente, los investigadores observaron una reducción de las especies reactivas de oxígeno; aumento de colágeno, que refuerza el casquete fibroso; y reducción del núcleo necrótico de la placa, y estos cambios no se observaron en comparación con el péptido libre o las nanopartículas vacías.

"Muchos investigadores están tratando de desarrollar medicamentos que prevengan los ataques cardíacos al reducir la inflamación, pero ese enfoque tiene algunas desventajas, "dijo el coautor principal Ira Tabas, MARYLAND, Richard J. Stock, profesor de Medicina (Inmunología) y profesor de Patología y Biología Celular en Columbia. "Una es que la aterosclerosis es una enfermedad crónica, entonces las drogas se toman por años, incluso décadas. Un medicamento antiinflamatorio que se distribuye por todo el cuerpo también afectará la capacidad del sistema inmunológico para combatir las infecciones ". Eso podría ser aceptable para afecciones que afectan gravemente la calidad de vida, como la artritis reumatoide, pero "usar este enfoque para prevenir un ataque cardíaco que tal vez nunca suceda puede que no valga la pena correr el riesgo".

Además, no es suficiente administrar un medicamento antiinflamatorio a las placas, dijo la científica investigadora asociada de Columbia Gabrielle Fredman, Doctor, uno de los coautores principales del estudio. "La aterosclerosis no es solo inflamación; también hay daño en la pared arterial. Si el daño no se repara, es posible que no prevenga los ataques cardíacos ".

Las nanomedicinas específicas utilizadas en este estudio actual fueron diseñadas por investigadores de BWH. Tras estudios preliminares de prueba de principio en la Universidad de Columbia en modelos de inflamación, se probaron en un modelo de enfermedad clínicamente relevante en ratones y se demostró que eran capaces de maniobrar a través de la circulación sanguínea. y atravesando regiones con fugas hasta el interior de las placas, como se demostró mediante imágenes de microscopía de fluorescencia de las lesiones de la placa.

Los investigadores señalan que, además de sus superficies específicas 'pegajosas', su pequeño tamaño de menos de 100 nanómetros también es una propiedad clave que facilita la retención y acumulación de estas nanopartículas dentro de las placas. Estas nanopartículas son 1000 veces más pequeñas que la punta de una sola hebra de cabello humano.

"Estas nanomedicinas se desarrollan utilizando polímeros biodegradables que pueden romperse con el tiempo en el cuerpo utilizando los mecanismos naturales del cuerpo, y puede ser diseñado mediante nanoingeniería utilizando químicas y nanotecnologías escalables, que, en última instancia, puede facilitar su rápida traducción a la clínica, "dijo la coautora principal, Nazila Kamaly, Doctor, instructor en el Laboratorio de Nanomedicina y Biomateriales de BWH y HMS.

Los investigadores advierten que aunque las placas en ratones se parecen mucho a las placas humanas, los ratones no tienen ataques cardíacos, por lo que la prueba real de las nanopartículas no llegará hasta que se prueben en humanos. "En este estudio, hemos mostrado, por primera vez, que un fármaco que promueve la resolución de la inflamación y la reparación es una opción viable, cuando el fármaco se administra directamente a las placas a través de nanopartículas, "dijo Tabas. Para estar listo para las pruebas en humanos, el equipo planea ajustar las nanopartículas para optimizar la administración de fármacos y empaquetarlas con fármacos más potentes que induzcan la resolución. "Creemos que podemos obtener un suministro aún mejor a las placas y mejorar la curación más que con los péptidos actuales, ", él dijo.

Farokzhad y sus colegas tienen una experiencia considerable en la traducción de nanotecnologías de laboratorio a cabecera para aplicaciones médicas, y el trabajo fundamental realizado en parte por su equipo ha llevado al desarrollo y, por primera vez, a las pruebas en humanos de una nanopartícula dirigida capaz de controlar la liberación de fármacos para el tratamiento de cánceres. y el primero en pruebas en humanos de una vacuna de nanopartículas dirigida capaz de orquestar una respuesta inmune para facilitar el abandono del hábito de fumar y la prevención de recaídas.

"Las nanopartículas dirigidas que resuelven la inflamación han mostrado un potencial emocionante no solo para el tratamiento potencial de la aterosclerosis como se describe aquí, sino también otras áreas terapéuticas, incluida la reparación de heridas, por ejemplo, como se describe en la edición en línea del 9 de febrero de Revista de investigación clínica , además de otras aplicaciones actualmente en curso con nuestros colaboradores, ", Dijo Farokzhad." Soy optimista de que con la validación animal adicional también consideraremos las pruebas en humanos de la inflamación que resuelve nanopartículas específicas para una miríada de necesidades médicas insatisfechas:estos son tiempos emocionantes en la medicina y el futuro de la nanomedicina es increíblemente brillante. "