Las nanopartículas de hierro inyectadas antes de la resonancia magnética pueden hacer que los tejidos sean más visibles y las mismas nanopartículas pueden permitir a los médicos apuntar con precisión a los tumores con nuevos medicamentos. Sin embargo, Entre los desafíos para el uso práctico de las nanopartículas en el cuerpo humano se encuentra lo que los científicos denominan falta de "hemocompatibilidad":las nanopartículas tienden a ser atacadas y eliminadas por el sistema inmunológico. negando su utilidad y también potencialmente causando efectos secundarios que incluyen shock y pérdida de presión arterial. Un estudio del Centro Oncológico de la Universidad de Colorado publicado recientemente en la revista ACS Nano describe un mecanismo importante que utiliza el sistema inmunológico para atacar las nanopartículas de hierro y acerca a los investigadores un paso más para ayudar a las nanopartículas a evadir esta activación.
"Básicamente, intentamos comprender cómo el sistema inmunológico reconoce las nanopartículas, "dice Dmitri Simberg, Doctor, investigador en el CU Cancer Center y profesor asistente en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de Skaggs, el autor principal del artículo.
Simberg y sus colegas comenzaron inyectando en ratones una versión de nanopartículas de hierro recubiertas de dextrano con polímero de azúcar conocidas como nano gusanos superparamagnéticos. Como se esperaba, el sistema inmunológico del ratón atacó las nanopartículas, como lo demuestra la "captación" por muchas células inmunitarias, incluidos los linfocitos, neutrófilos y monocitos.
"Sin embargo, no vimos esta misma captación de células inmunitarias en ratones con una deficiencia muy específica, "Dice Simberg.
Una categoría de ratones probados había sido diseñada para ser incapaz de fabricar proteínas esenciales para el "sistema del complemento", uno de los mecanismos del sistema inmunológico para reconocer patógenos en la sangre. Como dar una palmada a un post-it en la espalda de un enemigo, el cuerpo utiliza estas aproximadamente 30 proteínas para marcar patógenos y materiales extraños para que el sistema inmunológico los destruya.
"Los ratones sin proteínas del complemento no atacaron y limpiaron las nanopartículas, ", Dice Simberg. En estos ratones con deficiencia de complemento, Los nano gusanos superparamagnéticos de óxido de hierro dextrano escaparon del sistema inmunológico y pudieron funcionar como se deseaba, etiquetar magnéticamente las células de una manera que ayudaría a obtener imágenes de resonancia magnética.
"Además de los ratones, los leucocitos humanos con sistemas de complemento discapacitados no absorbieron nanopartículas de hierro, "Dice Simberg. Las células sanguíneas humanas donadas tanto por participantes sanos como por pacientes con cáncer ingirieron nanopartículas de manera eficiente; cuando la sangre fue tratada con un medicamento que inhibe el sistema del complemento, las células inmunes no atacaron las nanopartículas.
Desafortunadamente, la solución a las dificultades prácticas del uso de nanopartículas es no bloquear la capacidad del sistema inmunológico humano para reclutar el sistema del complemento, que es una herramienta esencial en la lucha del cuerpo contra infecciones y enfermedades. ("Eso sería malo, "dice Simberg.) En cambio, Simberg y sus colegas continuaron la línea de estudio en busca de formas de diseñar nanopartículas para evadir este sistema.
Hay tres vías que activan el sistema del complemento:Lectina, clásica y alternativa. La vía de la lectina reconoce configuraciones específicas de moléculas de azúcar comunes en las superficies de microorganismos dañinos como la salmonela y la listeria. El "dextrano" en los nano gusanos de óxido de hierro dextrano superparamagnéticos es un azúcar que es reconocido por la vía de la lectina, activando el sistema del complemento y dando como resultado que el sistema inmunológico ataque estas partículas. Sin embargo, Simberg y sus colegas demostraron que al inducir enlaces cruzados entre las moléculas de azúcar que recubren estas nanopartículas, la estructura se alteró lo suficiente como para volverse invisible para esta vía de lectina.
"Cuando usamos una sustancia química para crear enlaces cruzados en superficies de nanopartículas, vimos que eran casi invisibles para el sistema inmunológico de los ratones, ", Dice Simberg. Esta reticulación redujo la absorción de nanopartículas por el sistema inmunológico en más del 70 por ciento.
Sin embargo (para sorpresa de los investigadores), la técnica no ayudó a las nanopartículas a evadir el sistema inmunológico humano.
"Resultó que, si bien los ratones utilizan principalmente la vía de la lectina para activar el sistema del complemento para atacar a los nano gusanos, en los seres humanos, la vía más activa que ataca a los nano gusanos es la vía alternativa. Esta vía alternativa no se ve engañada por la reticulación, por lo que el sistema del complemento humano continúa reconociendo y atacando las nanopartículas reticuladas. "Dice Simberg.
Sin embargo, la imagen es aún más compleja que eso:a pesar de la activación del complemento, la reticulación de los azúcares de la superficie de las nanopartículas todavía permitía a las nanopartículas evadir parcialmente las células inmunes humanas. Si no complementa la evasión del sistema, ¿Qué tienen estos enlaces cruzados que ayudaron a escapar a las nanopartículas?
"Tenemos un documento en proceso exactamente sobre esto, ", Dice Simberg." Esperamos enviarlo para su publicación en unos meses ".
