Nano-particule antifungice din membrane de celule imune luptă împotriva infecțiilor
Particulele minuscule din membrane ale celulelor imune umane ar putea oferi o nouă metodă promițătoare de combatere a infecțiilor fungice, care devin din ce în ce mai greu de tratat.
Inginerii de la Universitatea din California, San Diego, au creat nanoparticule antifungice ce vizează Candida albicans, un fung responsabil pentru infecții cu ciuperci orale și vaginale, dar și pentru infecții fatale în sânge. În experimentele realizate pe șoareci cu infecții severe cauzate de Candida, nanoparticulele au redus semnificativ cantitatea de fung în organele majore și au îmbunătățit semnificativ supraviețuirea.
Cercetarea, publicată în Cell Biomaterials, a fost coordonată de Liangfang Zhang, profesor în cadrul Departamentului de Inginerie Chimică și Nano la UC San Diego, care deține și scaunul de onoare Joan și Irwin Jacobs pentru Inovații în Inginerie în Medicină.
Medicamentele antifungice de astăzi vizează, de obicei, părți specifice ale celulelor fungice și pot deveni ineficiente pe măsură ce ciupercile dezvoltă rezistență. Nanoparticulele dezvoltate de Zhang și echipa sa folosesc o strategie mai puternică. Acestea distrug fizic celulele fungice și, în același timp, stimulează apărarea naturală a organismului.
Pentru a crea nanoparticulele, cercetătorii au izolat membrane exterioare ale macrofagelor umane, un tip de celulă albă din sânge care reprezintă una dintre primele linii de apărare împotriva infecțiilor. Aceștia au fragmentat membranele celulelor în bucăți mici și le-au fuzionat cu nanoparticule disciforme realizate dintr-un polimer biodegradabil. Aceste nanodiscuri sunt construite din membrane reale ale macrofagelor, păstrând astfel aceleași proteine pe care macrofagele le folosesc pentru a recunoaște și ataca ciupercile. Ele acționează practic ca versiuni miniaturale ale propriilor celule imune ale organismului, ceea ce le permite să evite atacul sistemului imunitar.
Echipa lui Zhang a ales membranele de macrofage deoarece acestea sunt acoperite cu receptori care recunosc în mod natural Candida. Prin păstrarea acestor receptori, nanodiscurile pot identifica și atașa mai eficient la celulele fungice comparativ cu nanoparticulele realizate din alte tipuri de celule, cum ar fi celulele roșii din sânge.
Odată atașate, nanodiscurile slăbesc membrana exterioară protectoare a celulei fungice, până când se formează deschideri mici. Pe măsură ce membrana se descompune, conținutul celulei se scurge și substanțele nedorite pătrund, provocând în cele din urmă moartea fungului. Deoarece această strategie dăunează fizic celulei fungice, cercetătorii consideră că va fi mult mai greu pentru fung să dezvolte rezistență.
Această capacitate de a combate fungii se datorează dimensiunii. Fiecare nanodisc măsoară aproximativ 10 până la 20 de nanometri în dimensiune, fiind de aproximativ 1.000 de ori mai mic decât un macrofag. Această dimensiune mică permite nanodiscurilor să se fuzioneze direct cu membrana celulei fungice și să o destabilizeze, ceea ce un macrofag de dimensiuni complete nu poate realiza. În organism, macrofagele atacă celulele fungice prin înghițirea lor. Totuși, Candida a evoluat modalități de a supraviețui în interiorul macrofagelor și de a scăpa, ceea ce face mai dificilă prevenirea răspândirii infecției. Nanodiscurile ajută sistemul imunitar să recupereze controlul. Prin deteriorarea celulelor fungice, nanodiscurile le fac mai susceptibile la eliminarea de către macrofagele organismului.
Nanodiscurile oferă o altă măsură de apărare. Candida suprimă macrofagele din a produce substanțe chimice naturale antifungice, iar nanodiscurile nu doar că inversează această supresie, ci permit macrofagelor să producă niveluri mai ridicate ale acestor antifungice. De asemenea, ele împiedică Candida să formeze biofilme, care protejează celulele fungice de medicamente și de sistemul imunitar.
Cercetătorii au administrat nanodiscurile șoarecilor cu infecții severe în sânge cauzate de Candida. Șoarecii tratați au avut o cantitate mult mai mică de fung în inimă, rinichi, plămâni și splină. Supraviețuirea lor a crescut semnificativ comparativ cu șoarecii netratați. Dozele mai mari au oferit o protecție mai mare. În unele cazuri, toți șoarecii tratați au supraviețuit.
Tratamentul a fost, de asemenea, eficient atunci când a fost administrat înainte de infecție. Această descoperire sugerează că nanodiscurile ar putea fi utilizate potențial pentru a proteja împotriva infecțiilor fungice.
Pasi următori includ evaluarea suplimentară a potenței antifungice a acestor nanodiscuri celulare împotriva unei game mai largi de specii fungice foarte patogene.
