La pandemia de COVID-19 destacó el impacto devastador de la inflamación pulmonar aguda (ALI), que es parte del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), que es la principal causa de muerte en COVID-19. Una nueva ruta potencial para el diagnóstico y el tratamiento del SDRA proviene del estudio de cómo los neutrófilos, los glóbulos blancos responsables de detectar y eliminar partículas dañinas en el cuerpo, diferencian qué materiales absorber por la estructura de la superficie del material y favorecen la absorción de partículas que exhiben "agrupación de proteínas", según una nueva investigación de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. Los hallazgos se publican en Nature Nanotechnology .

Los investigadores investigaron cómo los neutrófilos pueden diferenciar entre las bacterias que se van a destruir y otros compuestos en el torrente sanguíneo, como las partículas de colesterol. Probaron una biblioteca que consta de 23 nanopartículas basadas en proteínas diferentes en ratones con ALI que reveló un conjunto de "reglas" que predicen la absorción por los neutrófilos. Los neutrófilos no captan partículas rígidas y simétricas, como los virus, pero sí captan partículas que muestran "aglomeración de proteínas", que los investigadores denominan nanopartículas con proteína aglutinada (NAP).

"Queremos utilizar la función existente de los neutrófilos que identifica y elimina a los invasores para informar cómo diseñar una nanopartícula de 'caballo de Troya' que los neutrófilos hiperactivos tomarán y administrarán el tratamiento para aliviar la ALI y el SDRA", dijo el autor principal del estudio, Jacob Myerson, Ph. D., investigador posdoctoral en el Departamento de Farmacología de Sistemas y Terapéutica Traslacional. "Sin embargo, para construir este sistema de administración de 'caballo de Troya', tuvimos que determinar cómo los neutrófilos identifican qué partículas de la sangre deben absorber".

ALI y ARDS son formas potencialmente mortales de insuficiencia respiratoria con altas tasas de morbilidad y mortalidad. Antes de la COVID-19, había 190 000 casos anuales de ARDS en los EE. UU. y 75 000 muertes, siendo el ARDS causado por neumonía, sepsis y traumatismo. Sin embargo, COVID ha aumentado los casos de SDRA a millones. Cuando ocurre ALI o ARDS, los sacos de aire de los pulmones reclutan neutrófilos a los pulmones para eliminar los microbios circulantes. Este proceso hace que los neutrófilos liberen compuestos que agravan aún más la lesión pulmonar y dañan los alvéolos, por lo que los pacientes desarrollan niveles bajos de oxígeno en la sangre. Desafortunadamente, a pesar de la gravedad de ALI/ARDS, no existe un fármaco eficaz para controlarlo, y el tratamiento actualmente se enfoca en apoyar a los pacientes mientras los pulmones sanan naturalmente, pero lentamente.

Para abordar el ARDS y otros problemas médicos, los investigadores de Penn y otros lugares han estado utilizando nanopartículas para concentrar medicamentos en órganos lesionados o enfermos. Estas nanopartículas también se utilizan para la terapia génica y la inmunoterapia.

Los investigadores señalan que si bien el desarrollo de terapias viables para ALI/ARDS utilizando nanopartículas para administrar tratamientos a través de neutrófilos está muy lejos, esta investigación representa un paso significativo en la comprensión de la condición y función del sistema inmunológico.

"Ahora que hemos determinado que los neutrófilos patrullan en busca de nanopartículas con proteína aglutinada, nuestro siguiente paso es comprender cómo y por qué otros microbios, como los virus, que son rígidos y simétricos, evolucionaron para evadir los neutrófilos", dijo el autor principal Jacob Brenner, MD, Ph.D., profesor asociado de Medicina Pulmonar en la División de Cuidados Pulmonares, Alérgicos y Críticos. "Con este conocimiento, podemos continuar utilizando esta combinación única de ciencia e ingeniería de materiales para crear terapias específicas de enfermedades que se dirijan a patologías más avanzadas y complicadas". + Explora más

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