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| Inflamación pulmonar. Imagen: Penn Medicine |
La pandemia de COVID-19 puso de manifiesto el devastador impacto de la inflamación pulmonar aguda (ALI), que forma parte del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) que es la causa dominante de muerte en COVID-19. El estudio de cómo los neutrófilos -los glóbulos blancos encargados de detectar y eliminar las partículas nocivas en el organismo- diferencian los materiales que deben captar en función de la estructura de su superficie y favorecen la captación de las partículas que presentan "aglutinación de proteínas" constituye una posible nueva vía para el diagnóstico y el tratamiento del SDRA, según una nueva investigación de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. Los resultados se publican en Nature Nanotechnology.
Cuando se produce una ALI o un SDRA, los sacos pulmonares llevan neutrófilos -los glóbulos blancos encargados de detectar y eliminar las partículas nocivas del organismo- a los pulmones para eliminar los microbios circulantes. Los neutrófilos liberan compuestos que agravan la lesión pulmonar y dañan los sacos aéreos durante este proceso. Como resultado, los pacientes desarrollan niveles bajos de oxígeno en sangre.
Desgraciadamente, no existe un tratamiento eficaz para controlar la gravedad del ALI/ARDS. Para tratar el SDRA y otros problemas médicos, los científicos de Penn y de otros lugares utilizan nanopartículas para concentrar los fármacos en los órganos lesionados o enfermos. Estas nanopartículas también se utilizan para la terapia génica y la inmunoterapia.
Los científicos sugieren que el estudio del modo en que los neutrófilos diferencian los materiales que van a captar por la estructura de la superficie del material y favorecen la captación de las partículas que presentan "aglutinación de proteínas" podría ofrecer un diagnóstico y un tratamiento prometedores del SDRA.
En su estudio, los científicos determinaron cómo los neutrófilos diferencian entre las bacterias que deben destruir y otros compuestos del torrente sanguíneo, como las partículas de colesterol. Probaron una biblioteca que contenía 23 nanopartículas diferentes basadas en proteínas en ratones con LPA. Encontraron un conjunto de reglas que predecían la captación por parte de los neutrófilos.
Los neutrófilos no captan las partículas simétricas y rígidas, como los virus, pero sí las que presentan una "aglomeración de proteínas". Los científicos llaman a esas partículas nanopartículas con proteínas aglutinadas (NAP).
El autor principal del estudio, el doctor Jacob Myerson, investigador postdoctoral del Departamento de Farmacología de Sistemas y Terapéutica Traslacional, dijo: "Queremos utilizar la función existente de los neutrófilos que identifica y elimina a los invasores para informar sobre cómo diseñar una nanopartícula "caballo de Troya" que los neutrófilos hiperactivos ingieran y administren un tratamiento para aliviar la LPA y el SDRA. Sin embargo, para construir este sistema de entrega de "caballo de Troya", tuvimos que determinar cómo los neutrófilos identifican qué partículas en la sangre deben tomar".
Los científicos señalaron: "Aunque el desarrollo de terapias viables para la LPA/síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) mediante el uso de nanopartículas para administrar tratamientos a través de los neutrófilos está muy lejos, esta investigación representa un paso importante en la comprensión del estado y la función del sistema inmunitario."
El autor principal, Jacob Brenner, MD, Ph.D., profesor asociado de Medicina Pulmonar en la División de Pulmón, Alergia y Cuidados Críticos, dijo: "Ahora que hemos determinado que los neutrófilos patrullan por las nanopartículas con proteína aglutinada, nuestro siguiente paso es entender cómo y por qué otros microbios, como los virus, que son rígidos y simétricos, evolucionaron para evadir los neutrófilos."
"Con este conocimiento, podemos seguir utilizando esta combinación única de ciencia de los materiales e ingeniería para crear terapias específicas para enfermedades que se dirijan a patologías más avanzadas y complicadas".
Fuentes, créditos y referencias:
Jacob W. Myerson, Priyal N. Patel, Kathryn M. Rubey, Marco E. Zamora, Michael H. Zaleski, Nahal Habibi, Landis R. Walsh, Yi-Wei Lee, David C. Luther, Laura T. Ferguson, Oscar A. Marcos-Contreras, Patrick M. Glassman, Liudmila L. Mazaleuskaya, Ian Johnston, Elizabeth D. Hood, Tea Shuvaeva, Jichuan Wu, Hong-Ying Zhang, Jason V. Gregory, Raisa Y. Kiseleva, Jia Nong, Tilo Grosser, Colin F. Greineder, Samir Mitragotri, George S. Worthen, Vincent M. Rotello, Joerg Lahann, Vladimir R. Muzykantov, Jacob S. Brenner. Supramolecular arrangement of protein in nanoparticle structures predicts nanoparticle tropism for neutrophils in acute lung inflammation. Nature Nanotechnology, 2021; DOI: 10.1038/s41565-021-00997-y
Fuente: Escuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania