Sin embargo, en los últimos años, las investigaciones han encontrado pistas sobre cómo pueden surgir las enfermedades autoinmunes. Esta investigación ha demostrado que el ADN adherido a pequeñas partículas dentro del torrente sanguíneo es un posible culpable de muchas enfermedades autoinmunes, especialmente el lupus eritematoso sistémico, o simplemente lupus para abreviar, que afecta principalmente a mujeres jóvenes y puede causar daño renal.

Sin embargo, debido a la gran variedad de tamaños tanto de las partículas como del ADN en la sangre, ha sido extremadamente difícil probar hasta qué punto y bajo qué circunstancias estas combinaciones de ADN y partículas desempeñan un papel en la enfermedad.

Investigadores de la Universidad de Duke han desarrollado una forma de probar sistemáticamente cómo estas partículas unidas al ADN interactúan con el sistema inmunológico. Al utilizar partículas diminutas de tamaños específicos, unir hebras de ADN de determinadas longitudes y exponer los complejos resultantes a células inmunitarias en una placa de laboratorio, los investigadores muestran que es posible lograr una mejor comprensión fundamental de estas enfermedades.

Los resultados fueron publicados en las Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Nuestro enfoque identificó la vía celular que causa la respuesta dañina a estas partículas híbridas y demostró que el ADN unido a las superficies de las nanopartículas está protegido contra la degradación por enzimas", dijo Christine Payne, profesora de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales de la Familia Yoh. . "Creemos que estos son resultados extremadamente importantes que formarán la base para futuros estudios con nuestro novedoso sistema".

Si bien el ADN generalmente está encerrado dentro del núcleo de una célula, a menudo ingresa al torrente sanguíneo cuando las células mueren o son atacadas por virus y bacterias. Si bien la mayor parte del llamado "ADN libre de células" solo dura unos minutos antes de ser descompuesto por el cuerpo, en algunas personas y situaciones puede persistir por mucho más tiempo. En trabajos recientes, los niveles elevados de ADN libre de células se han relacionado estrechamente con la gravedad de los síntomas del lupus, y muchos médicos están probando formas de utilizarlo para controlar la actividad de la enfermedad.

El ADN libre de células puede escapar de la eliminación en gran medida formando complejos con otras moléculas o uniéndose a partículas naturales. Dependiendo del origen del ADN, su longitud puede variar desde unos pocos cientos de pares de bases hasta varios miles. Y las partículas a las que se puede unir varían de 100 a 1000 nanómetros de diámetro.

"Experimentar con las partículas que realmente se encuentran en la sangre es difícil porque vienen en diferentes tamaños y combinaciones", afirmó el Dr. David Pisetsky, profesor de medicina e inmunobiología integrativa de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke.

"Donde el trabajo anterior se centró en el uso de nanopartículas para terapia, aquí estamos explorando el uso de participios para comprender los mecanismos de la enfermedad, lo que puede ser muy informativo para cuestiones médicas importantes". Payne trabajó con miembros de su laboratorio para fabricar partículas sintéticas estrictamente controladas en ambos extremos del espectro de tamaños naturales.

Luego unieron hebras de ADN de E. Coli, de unos pocos cientos de pares de bases de largo o de 10.000 pares de bases de largo, a partículas grandes y pequeñas. Con una amplia gama de complejos sintéticos de ADN y partículas en la mano, mezclaron varias combinaciones con macrófagos humanos, un tipo de glóbulo blanco que rodea y mata microorganismos, elimina células muertas y estimula la acción de otras células inmunes.

"Me uní al laboratorio hace más de un año y he estado trabajando en la caracterización de las coronas de nanopartículas para comprender su tamaño, cantidad de ADN y cómo se degrada el ADN", dijo Diego Montoya, estudiante universitario de tercer año que trabaja en el laboratorio de Payne y coautor del artículo. "Ha sido muy divertido y un privilegio trabajar con todos en esta investigación".

La primera observación importante que hizo el equipo fue que el ADN adherido a las nanopartículas estaba protegido de las enzimas degradativas y que las nanopartículas más grandes proporcionaban más protección.

"Creemos que es posible que las enzimas no puedan acceder al ADN para destruirlo debido a la forma que adopta el ADN con la superficie de la nanopartícula", dijo Faisal Anees, Ph.D. estudiante en el laboratorio de Payne. "Pero podría haber otros efectos, así que esa es una pregunta que ahora estamos tratando de responder de manera más definitiva".

Los resultados mostraron que los macrófagos respondieron a todo tipo de complejos de ADN y partículas produciendo señales inflamatorias para que las siguieran otras células, un sello distintivo de muchas enfermedades autoinmunes. También demostraron que esta respuesta se crea a través de una vía de señalización específica llamada cGAS-STING.

Los investigadores enfatizan que los resultados combinados aún no proporcionan una prueba irrefutable de la causa del lupus u otras enfermedades autoinmunes, que probablemente sean variadas y matizadas.

"Todas las formas en que el sistema inmunológico se ataca a sí mismo son realmente complejas, difíciles de entender y de tratar", dijo Payne. "Este enfoque ofrece a los investigadores una manera de profundizar y señalar factores que no podrían lograr con un sistema puramente biológico".

"Ahora tenemos un sistema modelo bien definido que nos da la capacidad de plantear estas preguntas sobre causalidad versus correlación", añadió Pisetsky, que ha estado investigando enfermedades autoinmunes durante casi medio siglo. "También nos brinda un nuevo método para explorar terapias potenciales".