Los neutrófilos son un tipo de glóbulo blanco que ayuda a combatir enfermedades al viajar al sitio infectado del cuerpo para buscar y destruir patógenos dañinos.

Pero si no se restringen, los neutrófilos también pueden prolongar la inflamación y contribuir al desarrollo de afecciones como la trombosis vascular, el cáncer y la retinopatía diabética.

Para bloquear los efectos nocivos de las células defensivas, un equipo de investigación dirigido por la Universidad Case Western Reserve (CWRU) ha diseñado una plataforma de nanopartículas que puede dirigirse exclusivamente a los neutrófilos activados asociados a enfermedades, mientras deja intactos los neutrófilos circulantes inactivos.

"Asegura que se supriman los neutrófilos asociados con la enfermedad", explicó el profesor de CWRU Evi Stavrou, "pero [su] capacidad para combatir infecciones permanece intacta".

Los hallazgos ofrecen el potencial de transformar las terapias para enfermedades prevalentes, incluidas las complicaciones diabéticas, el cáncer y los trastornos autoinmunes.

Stavrou, profesor designado Oscar D. Ratnoff de Medicina y Hematología en la Facultad de Medicina, es el autor principal del estudio, que apareció recientemente en Nature Nanotechnology. .

Los resultados surgieron de una colaboración de tres años entre el laboratorio de Stavrou, colegas de los departamentos de farmacología e ingeniería biomédica de Case Western Reserve y socios de investigación de todo el mundo.

"Esta colaboración entre el laboratorio del Dr. Stavrou y nuestro laboratorio reúne nuestra experiencia complementaria e interdisciplinaria para crear una plataforma de nanomedicina única que permite la orientación específica de los neutrófilos activados", dijo Anirban Sen Gupta, profesor de ingeniería biomédica y profesor de Leonard Case Jr. de Ingeniería en la Escuela de Ingeniería Case. "La actividad aberrante de los neutrófilos está emergiendo como un mecanismo importante en muchas enfermedades, y esta plataforma puede permitir el tratamiento específico de dichas enfermedades sin comprometer las capacidades de defensa inmunológica de los neutrófilos".

Su trabajo mostró que dirigir un fármaco supresor de neutrófilos específicamente al sitio de la enfermedad al empaquetarlo en la nanoplataforma aumentó la eficacia del fármaco. Al hacerlo, también se redujeron los efectos tóxicos en comparación con cuando el fármaco se administra directamente por vía intravenosa.

El estudio

El estudio representa la primera demostración de la orientación activa de lo que se denominan "subpoblaciones" de neutrófilos. Su plataforma es lo suficientemente versátil como para adaptarse a poblaciones específicas de neutrófilos, solos o en complejos celulares, dijo Stavrou.

Para apuntar específicamente a los neutrófilos activados, Stavrou y Sen Gupta primero tuvieron que identificar un marcador de superficie expresado de forma única por los neutrófilos activados pero no por las células en reposo. Se centraron en la elastasa de neutrófilos (NE), que es secretada por los neutrófilos durante la inflamación, porque solo la producen los neutrófilos y solo viaja a la superficie de la célula cuando se activa.

Para usar NE como "cebo" para la unión de nanopartículas (NP), Stavrou y Sen Gupta diseñaron un péptido derivado de alfa-1 antitripsina (un inhibidor natural de NE) y demostraron su capacidad de unión específica hacia NE. Decorar la superficie de la nanopartícula con este péptido permitió su unión específica a los neutrófilos activados.

A continuación, se eligieron los inhibidores farmacológicos que interfieren con las funciones de los neutrófilos. La combinación de estos dos componentes en una plataforma de NP de lípidos generó nanopartículas terapéuticas activas dirigidas a neutrófilos.

Las nanopartículas ensambladas se usaron en pruebas in vitro e in vivo para definir su capacidad de carga, biodistribución, especificidad hacia NE y vida útil en circulación en modelos de ratón.

Se crearon varias variaciones de NP que pueden interactuar específicamente solo con neutrófilos activados, o con neutrófilos activados que forman un complejo con otras células, como las plaquetas activadas, un sello distintivo de la trombosis inflamatoria en muchas enfermedades.

Finalmente, se demostró la viabilidad de la "capacidad terapéutica dirigida" con esta plataforma NP utilizando cargas útiles de fármacos en modelos de trombosis venosa en ratones.

La próxima fase de estudios se centrará en investigar nuevas moléculas de fármacos supresores de neutrófilos desarrolladas en el laboratorio de Stavrou como carga útil en las nanopartículas y evaluar estas formulaciones en varios modelos de enfermedades impulsadas por neutrófilos. + Explora más

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