Las nanopartículas de hierro inyectadas antes de la resonancia magnética pueden hacer que los tejidos sean más visibles y las mismas nanopartículas pueden permitir a los médicos apuntar con precisión a los tumores con nuevos medicamentos. Sin embargo, entre los desafíos para el uso práctico de las nanopartículas en el cuerpo humano es a lo que los científicos se refieren comofalta de "hemocompatibilidad": las nanopartículas tienden a ser atacadas y eliminadas por el sistema inmunitario, lo que niega su utilidad y también puede causar efectos secundarios, como shock y pérdida de presión arterial. Un estudio del Centro de Cáncer de la Universidad de Colorado recientemente publicado en la revista ACS Nano describe un mecanismo importante que el sistema inmune utiliza para atacar las nanopartículas de hierro y acerca a los investigadores a ayudar a las nanopartículas a evadir esta activación.
"Básicamente, tratamos de entender cómo el sistema inmunitario reconoce las nanopartículas", dice Dmitri Simberg, PhD, investigador en el Centro de Cáncer CU y profesor asistente en la Escuela de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de Skaggs, autor principal del artículo.
Simberg y sus colegas comenzaron inyectando una versión de nanopartículas de hierro recubiertas con dextrano de polímero de azúcar conocidas como nanopartículas superparamagnéticas en ratones. Como era de esperar, el sistema inmunitario del ratón atacó las nanopartículas, como lo demuestra la "absorción" por muchas células inmunes, incluidos linfocitos, neutrófilos ymonocitos
"Sin embargo, no vimos esta misma absorción de células inmunes en ratones con una deficiencia muy específica", dice Simberg.
Una categoría de ratones probados había sido diseñada para ser incapaz de fabricar proteínas esenciales para el "sistema del complemento", uno de los mecanismos del sistema inmune para reconocer los patógenos en la sangre. Como golpear una nota adhesiva en la espalda de un enemigo, elel cuerpo usa estas proteínas de más o menos 30 para etiquetar patógenos y materiales extraños para su destrucción por el sistema inmune.
"Los ratones sin proteínas del complemento no atacaron y eliminaron las nanopartículas", dice Simberg. En estos ratones con deficiencia de complemento, las nano-gusanos superparamagnéticos de óxido de hierro de dextrano escaparon del sistema inmune y pudieron funcionar según lo deseado, etiquetando las células magnéticamente de una manera que lo haríaayuda para la resonancia magnética.
"Además de los ratones, los leucocitos humanos con sistemas de complemento discapacitados no captaron nanopartículas de hierro", dice Simberg. Las células sanguíneas humanas donadas tanto por participantes sanos como por pacientes con cáncer ingirieron nanopartículas de manera eficiente; cuando la sangre se trató con un medicamento que inhibeEn el sistema del complemento, las células inmunes no atacaron a las nanopartículas.
Desafortunadamente, la solución a las dificultades prácticas del uso de nanopartículas no es bloquear la capacidad del sistema inmune humano para reclutar el sistema del complemento, que es una herramienta esencial en la lucha del cuerpo contra las infecciones y enfermedades "Eso sería malo"dice Simberg. En cambio, Simberg y sus colegas continuaron la línea de estudio en busca de formas de diseñar nanopartículas para evadir este sistema.
Hay tres vías que activan el sistema del complemento: Lectina, clásica y alternativa. La vía de la lectina reconoce configuraciones específicas de moléculas de azúcar comunes en las superficies de microorganismos nocivos como la salmonella y la listeria. El "dextrano" en nanopartículas de óxido de hierro dextrano superparamagnético esun azúcar que es reconocido por la vía de la lectina, activando el sistema del complemento y provocando que el sistema inmune ataque estas partículas. Sin embargo, Simberg y sus colegas demostraron que al inducir enlaces cruzados entre las moléculas de azúcar que recubren estas nanopartículas, la estructura se alteró lo suficiente como para volverse invisible.esta vía de lectina.
"Cuando usamos una sustancia química para crear enlaces cruzados en superficies de nanopartículas, vimos que eran casi invisibles para los sistemas inmunes del ratón", dice Simberg. Esta reticulación redujo la absorción del sistema inmune de nanopartículas en más del 70 por ciento.
Sin embargo para sorpresa de los investigadores, la técnica no ayudó a las nanopartículas a evadir el sistema inmunitario humano.
"Resultó que si bien los ratones usan principalmente la vía de la lectina para activar el sistema del complemento para atacar a las nano-gusanos, en los humanos la vía más activa que ataca a las nano-gusanos es la vía alternativa. Esta vía alternativa no es engañada por la reticulación y, por lo tanto, el complemento humanoel sistema continúa reconociendo y atacando nanopartículas reticuladas ", dice Simberg.
Sin embargo, la imagen es aún más compleja que eso: a pesar de la activación del complemento, la reticulación de los azúcares de la superficie de las nanopartículas todavía permitió que las nanopartículas evadieran parcialmente las células inmunes humanas. Si no es la evasión del sistema del complemento, ¿qué tienen estos enlaces cruzados que ayudaron a escapar a las nanopartículas?
"Tenemos un documento en proceso sobre exactamente esto", dice Simberg. "Esperamos presentarlo para su publicación en unos pocos meses".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Campus Médico Anschutz de la Universidad de Colorado . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :