Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado "nanoesponjas" de macrófagos que pueden absorber y eliminar de forma segura moléculas del torrente sanguíneo que se sabe que desencadenan la sepsis. Estas nanoesponjas de macrófagos, que son nanopartículas envueltas en las membranas celulares de los macrófagos, han mejorado hasta ahora las tasas de supervivencia en ratones con sepsis.

Este trabajo es un ejemplo de la tecnología de encubrimiento de membranas celulares iniciada por el laboratorio de Liangfang Zhang, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. Su grupo desarrolla nuevas terapias de nanomedicina al disfrazar las nanopartículas como las propias células del cuerpo. Los ejemplos anteriores incluyen nanoesponjas de glóbulos rojos para combatir y prevenir las infecciones por MRSA; nanopartículas envueltas en membranas de células plaquetarias para reparar vasos sanguíneos heridos; y nanofibras envueltas en membranas de células beta que podrían usarse para ayudar a los pacientes con diabetes a producir más insulina.

En el estudio actual, El laboratorio de Zhang desarrolló nanoesponjas de macrófagos que ofrecen una solución prometedora para tratar y controlar la sepsis de manera eficaz. El laboratorio de Zhang colaboró ​​con Victor Nizet, profesor de pediatría y farmacia en UC San Diego, cuyo equipo ayudó a probar las nanoesponjas de macrófagos en vivo .

La sepsis ocurre cuando el cuerpo lanza una respuesta inmune incontrolada a una infección, desencadenando una inflamación generalizada que puede provocar insuficiencia orgánica, shock séptico e incluso la muerte. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Estiman que más de 1,5 millones de estadounidenses contraen sepsis y alrededor de 250, 000 mueren por esta condición cada año.

La sepsis generalmente se trata con antibióticos. Pero si bien los antibióticos pueden eliminar potencialmente las bacterias que causan la sepsis, no pueden controlar la inflamación.

Algunas bacterias que causan sepsis secretan moléculas tóxicas llamadas endotoxinas. Los macrófagos (glóbulos blancos que juegan un papel importante en la inflamación) reconocen a las endotoxinas como peligrosas. En respuesta, los macrófagos producen proteínas que causan inflamación llamadas citocinas proinflamatorias, que a su vez activan otros macrófagos para producir más citocinas, desencadenando un peligroso efecto dominó de inflamación en todo el cuerpo.

"Para manejar eficazmente la sepsis, necesitas manejar esta tormenta de citocinas, "dijo Zhang.

En un artículo publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , Zhang y un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego demostraron que las nanoesponjas de macrófagos pueden neutralizar de manera segura tanto las endotoxinas como las citocinas proinflamatorias en el torrente sanguíneo.

Una amplia gama de endotoxinas y citocinas proinflamatorias se unen naturalmente a las membranas celulares de los macrófagos. por lo que estas nanoesponjas sirven como trampas universales para un amplio espectro de moléculas que causan sepsis, Zhang explicó. "Pueden funcionar en diferentes géneros bacterianos, especies y cepas, ", dijo. Y como están cubiertos de membranas de células de macrófagos reales, pueden pasar como las propias células inmunitarias del cuerpo y circular por el torrente sanguíneo sin ser desalojadas.

Los investigadores utilizaron células de macrófagos de ratones para fabricar las nanoesponjas. Empaparon las células en una solución que las hizo estallar, dejando atrás las membranas. Las membranas se recogieron utilizando una centrífuga, luego se mezcla con nanopartículas en forma de bola hechas de polímero biodegradable. El paso de mezcla revistió espontáneamente las nanopartículas en las membranas celulares de los macrófagos.

El equipo administró las nanoesponjas de macrófagos a un grupo de ratones infectados con una dosis letal de E. coli . El tratamiento mantuvo vivos a cuatro de cada 10 ratones de este grupo, mientras que todos los ratones del grupo no tratado murieron. Una dosis de nanoesponjas de macrófagos redujo significativamente los niveles de endotoxinas y citocinas proinflamatorias en los ratones tratados. Esto previno la inflamación sistémica y también redujo el recuento bacteriano en la sangre y el bazo de estos ratones.

Zhang está trabajando con compañías biofarmacéuticas para traducir las nanoesponjas de macrófagos en uso clínico. Los siguientes pasos incluyen la fabricación de nanoesponjas a gran escala y la realización de grandes ensayos con animales.