Las intensidades de la expresión de proteínas de los marcadores se muestran en el mapa viSNE como puntos de colores del espectro, con baja en azul, alta en rojo. Crédito:Bachmaier, et al. ACS Nano
Usando una nanopartícula de proteína que diseñaron, los científicos de la Universidad de Illinois en Chicago identificaron dos subtipos distintos de neutrófilos y descubrieron que uno de los subtipos puede usarse como un objetivo farmacológico para enfermedades inflamatorias.
Los neutrófilos son un tipo de glóbulo blanco que ayudan a combatir las infecciones, eliminan los restos de células muertas y curan las lesiones de los tejidos. Pero para las personas con problemas de salud causados por una inflamación crónica, como la artritis o la enfermedad de Crohn, o una inflamación excesiva, como la sepsis, el papel de los neutrófilos puede ser perjudicial. Se ha descrito en investigaciones que los neutrófilos también contribuyen al daño tisular, la espada de doble filo de la inflamación. Desafortunadamente, los medicamentos actuales para enfermedades inflamatorias que se dirigen a los neutrófilos suprimen todos sus efectos, incluidas sus funciones antiinfecciosas y curativas.
El equipo de la UIC es el primero en caracterizar los neutrófilos en dos subconjuntos.
"Comprender las diferencias entre estos subconjuntos de neutrófilos abre la puerta a más investigaciones sobre tratamientos que aborden enfermedades inflamatorias sin aumentar los riesgos de infecciones de los pacientes", dijo el autor del estudio, Kurt Bachmaier, profesor asistente en el departamento de farmacología y medicina regenerativa de la Facultad de Medicina. , quien dirigió la investigación.
Bachmaier y sus colegas utilizaron por primera vez la plataforma de nanopartículas, formulada a partir de una proteína llamada albúmina, para analizar cómo los neutrófilos de la médula ósea, la sangre y los tejidos del bazo y los pulmones interactúan con la nanopartícula. Encontraron que algunos neutrófilos llevaron la nanopartícula de albúmina a la célula a través de un proceso llamado endocitosis, mientras que otros no lo hicieron.
Los científicos etiquetaron el subtipo que endocitosó fácilmente la nanopartícula como ANP alto, por nanopartícula de albúmina alta. Los neutrófilos que no absorbieron la nanopartícula de albúmina se etiquetaron como ANP bajo.
La investigación adicional con la nanopartícula de albúmina mostró que los subtipos tienen diferentes receptores de superficie celular y que son funcionalmente distintos en sus capacidades útiles para matar bacterias y su potencial nocivo para promover la inflamación. Los neutrófilos altos en ANP no ayudaron a matar las bacterias, pero produjeron cantidades excesivas de especies reactivas de oxígeno y quimiocinas y citocinas inflamatorias, que contribuyen a la enfermedad inflamatoria.
Debido a que los neutrófilos con alto contenido de ANP también son los que capturaron la nanopartícula, los científicos realizaron experimentos inteligentes utilizando la nanopartícula de albúmina para administrar tratamientos farmacológicos. Llenaron la nanopartícula con un fármaco antiinflamatorio y se la administraron a ratones con sepsis. Descubrieron que los ratones tratados con la nanopartícula cargada de fármaco habían reducido los signos de inflamación del tejido, pero que se conservaba la defensa neutrofílica del huésped.
"La nanopartícula de albúmina, que se llenó con la droga, se unió específicamente a los neutrófilos con alto contenido de ANP y descargó su carga en la célula, deteniéndola en seco", dijo Bachmaier. "Encontramos neutrófilos altos en ANP no solo en ratones sino también en humanos, lo que abre la posibilidad de una terapia dirigida específica de subconjuntos de neutrófilos para enfermedades inflamatorias humanas".
"La ciencia puede ser un poco mágica:al enfocarnos solo en los neutrófilos altos en ANP, detuvimos la inflamación fuera de control mientras preservamos la inflamación que combate las bacterias de estas células similares a Janus", dijo el autor principal Asrar Malik, Schweppe Family. Distinguido Profesor y jefe del departamento de farmacología y medicina regenerativa.
Estos hallazgos se informan en el artículo "Albumin Nanoparticle Endocitosing Subset of Neutrophils for Precision Therapeutic Targeting of Inflammatory Tissue Injury", que se publica en ACS Nano , una publicación científica de la American Chemical Society y la principal revista de nanotecnología.
Los coautores del artículo son Andrew Stuart, Amitabha Mukhopadhyay, Sreeparna Chakraborty, Zhigang Hong, Li Wang, Yoshikazu Tsukasaki, Mark Maienschein-Cline, Balaji Ganesh, Prasad Kanteti y Jalees Rehman. Las nanopartículas recubiertas de azúcar se dirigen a los macrófagos, revierten la fibrosis pulmonar
