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Científicos de la Universidad de Illinois Chicago han desarrollado un tratamiento para la fibrosis pulmonar mediante el uso de nanopartículas recubiertas de manosa, un tipo de azúcar, para detener una población de células pulmonares llamadas macrófagos que contribuyen a la cicatrización del tejido pulmonar. El método dirigido a las células es prometedor para prevenir esta grave enfermedad de cicatrización pulmonar, que puede provocar complicaciones potencialmente mortales, como dificultad para respirar.
Los investigadores dicen que el tratamiento aún no está listo para probarse en ensayos clínicos, pero su éxito en modelos animales relevantes es una señal prometedora de que es posible tratar la enfermedad, para la cual hay tratamientos disponibles muy limitados e imprecisos.
Una de las principales causas de la fibrosis pulmonar es la activación de células inmunitarias dañinas que provocan una inflamación excesiva.
"Los procesos inflamatorios del cuerpo son muy complejos y encontrar tratamientos para las enfermedades que resultan de una inflamación prolongada o excesiva es muy difícil porque los tratamientos que previenen la inflamación dañina también, desafortunadamente, previenen la inflamación útil, que combate las infecciones y cura las lesiones", dijo Abhalaxmi Singh, profesor asistente de investigación visitante en el departamento de farmacología y medicina regenerativa de la Facultad de Medicina de la UIC. "Tener un tratamiento dirigido que aborde la causa raíz de la inflamación dañina en un modelo animal es emocionante".
El tratamiento con nanopartículas recubiertas detiene la fibrosis al unirse a un subconjunto de macrófagos, un tipo de glóbulo blanco que se encuentra en todos los órganos y que tiene un receptor para la manosa, una molécula de azúcar. Este receptor, llamado CD206, está hiperexpresado en pacientes con fibrosis pulmonar.
Los científicos encontraron que los macrófagos que causan la fibrosis pulmonar tienen niveles muy altos de manosa. En la fibrosis pulmonar, los macrófagos pasan por una transición que libera citoquinas y promueve la cicatrización. Singh y sus colegas caracterizaron las superficies de estos macrófagos promotores de cicatrices y el receptor de manosa CD206 y diseñaron un nanovehículo para atacar estos receptores.
Cuando la nanopartícula recubierta de azúcar se une al receptor de la célula, entrega el nucleótido, un fragmento de ARN silenciador (siRNA) que se dirige al factor de crecimiento transformante beta (TGFB), que los investigadores cargaron en la nanopartícula. El siRNA dirigido a TGFB es una vía de señalización celular que se sabe que está implicada en la fibrosis pulmonar. Una vez en la célula, el nucleótido bloquea la capacidad de los macrófagos para producir cantidades excesivas de proteínas, como el colágeno, que intervienen en la formación de cicatrices.
"Los macrófagos son células fascinantes y complejas, y el enfoque que adoptaron el Dr. Singh y nuestro equipo al recubrir la nanopartícula con azúcar para unirla al receptor de manosa es una forma intrigante y precisa de garantizar la administración dirigida de un tratamiento silenciador de ARN a este subconjunto de células que contribuyen a la fibrosis", dijo Asrar Malik, Profesor Distinguido de la Familia Schweppe y jefe del departamento de farmacología y medicina regenerativa.
El equipo ya comenzó a probar el tratamiento en muestras de tejido pulmonar humano con colegas de la Universidad de California en San Francisco.
La nanopartícula utilizada en los experimentos está formulada a partir de una proteína llamada albúmina, y es una plataforma que los científicos están estudiando como herramienta para brindar terapias para una variedad de condiciones.
El equipo de Malik descubrió por primera vez que las nanopartículas de albúmina se pueden usar para suprimir la inflamación de una manera médica de precisión. Su descubrimiento original se informó en un artículo de Nanotecnología de la naturaleza de 2014. Artículo de investigación. Posteriormente, los inventores establecieron Nano Biotherapeutics, una nueva empresa independiente respaldada por una subvención de transferencia de tecnología para pequeñas empresas de fase II de los Institutos Nacionales de Salud para atraer a los socios e inversores necesarios para llevar la innovación al mercado.
La nueva investigación se describe en el artículo "La focalización de nanopartículas en macrófagos profibróticos de novo mitiga la fibrosis pulmonar", que se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences.
El artículo es coautor de Sreeparna Chakraborty, Sing Wan Wong, Nicole Hefner, AndrewStuart, Abdul Qadir, Amitabha Mukhopadhyay, Kurt Bachmaier, Jae-Won Shin y Jalees Rehman. El recubrimiento de microgel da a las células del donante un impulso para revertir la fibrosis pulmonar
