Nanopartículas podrían ayudar a combatir las enfermedades inflamatorias

Un estudio dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Washington ha descubierto un nuevo enfoque de tratamiento potencial para enfermedades asociadas con la inflamación, como la sepsis, el accidente cerebrovascular, la artritis reumatoide, la lesión pulmonar aguda y la aterosclerosis.

Publicado en la revista de acceso abierto 'Science Advances', su artículo describe una nueva tecnología pendiente de patente que utiliza partículas de tamaño nanométrico para transportar fármacos destructores de células directamente a los neutrófilos activados, las células que impulsan la respuesta inmune exagerada involucrada en enfermedades inflamatorias.

También demostraron la viabilidad de la tecnología para matar selectivamente los neutrófilos activados sin dañar otros tipos de células o comprometer el sistema inmune.

"Los científicos han comenzado a darse cuenta de que los neutrófilos, que siempre fueron vistos como los 'buenos' por el papel clave que desempeñan en nuestro sistema inmunológico, en realidad también están contribuyendo a la patología de todo tipo de enfermedades", explica la autora principal del estudio Zhenjia Wang, profesora asociada en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de WSU.

Se podría pensar pensar en ellas como células beneficiosas que se han vuelto rebeldes. Los neutrófilos, que representan hasta el 70 por ciento de los glóbulos blancos del cuerpo, son la primera línea de defensa del sistema inmune.

Producidos en la médula ósea, patrullan silenciosamente el torrente sanguíneo, buscando virus, bacterias y otros patógenos invasores para defenderse. Normalmente circulan por la sangre de 8 a 20 horas antes de regresar a la médula ósea para morir como parte de un proceso natural conocido como apoptosis, o muerte celular programada, que ayuda a mantener el sistema inmune en equilibrio.

Sin embargo, la inflamación causada por patógenos o tejido dañado puede activar los neutrófilos y mantenerlos vivos mucho más allá de su vida normal. Esto aumenta el número de neutrófilos en la sangre y les permite invadir y acumularse en el tejido sano, lo que da como resultado daños que pueden dañar los órganos y provocar la muerte.

"Los neutrófilos no saben quiénes son los enemigos --explica Wang--. Simplemente atacan, liberando todo tipo de proteínas dañinas en el torrente sanguíneo. Matarán las bacterias, pero también matarán el tejido sano del cuerpo al mismo tiempo".

Wang señala que los enfoques previamente estudiados para atacar a estos neutrófilos activados o inflamatorios tenían un defecto significativo: no solo mataron a los neutrófilos inflamatorios dañinos, sino también a los neutrófilos beneficiosos en reposo en la médula ósea. Esto compromete el sistema inmunitario y aumenta la posibilidad de infecciones secundarias potencialmente mortales.

Para abordar ese problema, Wang y su equipo de investigación crearon nanopartículas que son capaces de transportar moléculas de doxorrubicina, un medicamento de quimioterapia de uso común, a los neutrófilos inflamatorios y liberar su carga de drogas una vez dentro.

Crearon estas nanopartículas a partir de albúmina, una proteína que ocurre naturalmente en el torrente sanguíneo. La tecnología se basa en su descubrimiento de que los receptores Fc-gamma, un tipo específico de células receptoras que se encuentran en la superficie de todos los neutrófilos, se activan en los neutrófilos inflamatorios, pero no en los neutrófilos en reposo. Por lo tanto, las nanopartículas solo se unirán a los neutrófilos inflamatorios y los matarán, dejando a los neutrófilos en reposo ilesos.

Para garantizar que el fármaco no se libere antes de que llegue a los neutrófilos inflamatorios, los investigadores diseñaron el vínculo entre la nanopartícula y las moléculas del fármaco para que sea sensible al ácido. La sangre es ligeramente alcalina, por lo que este diseño permite que las nanopartículas viajen intactas a través del torrente sanguíneo. Una vez que las nanopartículas alcanzan el interior ácido de los neutrófilos, el enlace entre la nanopartícula y la molécula del fármaco se escinde y se libera el fármaco.

Para probar la viabilidad de su tecnología, el equipo de Wang realizó estudios que utilizaron modelos de roedores de dos afecciones inflamatorias: sepsis y accidente cerebrovascular isquémico. Los resultados de su estudio sugieren que las nanopartículas podrían usarse con éxito para aumentar la supervivencia en la sepsis y minimizar el daño neurológico por accidente cerebrovascular.

"Nuestro experimento encontró que nuestras nanopartículas de doxorrubicina albúmina pueden disminuir la vida útil de los neutrófilos nocivos en el torrente sanguíneo --destaca Wang--. Más importante aún, también descubrimos que nuestras nanopartículas no inhiben la función de los neutrófilos en la médula ósea".

Wang y su equipo planean realizar investigaciones adicionales para profundizar en cómo funciona su tecnología a nivel molecular y optimizarla aún más. El siguiente paso sería probar la tecnología en ensayos clínicos en humanos antes de que se pueda desarrollar en una estrategia de tratamiento disponible comercialmente que pueda beneficiar a los pacientes.