Las nanofibras autoensamblables previenen el daño causado por la inflamación
El gráfico muestra la proteína del complemento C3dg (azul) con nanofibras peptídicas y componentes clave de la proteína TNF, que incluyen epítopos de células B (verde) y epítopos de células T (púrpura) . Crédito: Chelsea Fries, Universidad de Duke
Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han desarrollado un nanomaterial de autoensamblaje que puede ayudar a limitar el daño causado por enfermedades inflamatorias mediante la activación de células clave en el sistema inmunitario. En modelos de psoriasis en ratones, se ha demostrado que el fármaco basado en nanofibras mitiga la inflamación dañina con la misma eficacia que una terapia de referencia.
Una de las características de las enfermedades inflamatorias, como la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn y la psoriasis, es la producción excesiva de proteínas señalizadoras, llamadas citoquinas, que causan inflamación. Una de las citoquinas inflamatorias más importantes es una proteína llamada TNF. Actualmente, el mejor tratamiento para estas enfermedades implica el uso de anticuerpos fabricados, llamados anticuerpos monoclonales, que están diseñados para atacar y destruir el TNF y reducir la inflamación.
Aunque los anticuerpos monoclonales han permitido un mejor tratamiento de las enfermedades inflamatorias, el la terapia no está exenta de inconvenientes, incluido un alto costo y la necesidad de que los pacientes se inyecten regularmente. Lo que es más importante, los medicamentos también tienen una eficacia desigual, ya que a veces pueden no funcionar en absoluto o eventualmente dejar de funcionar a medida que el cuerpo aprende a producir anticuerpos que pueden destruir el medicamento fabricado.
Para sortear estos problemas, los investigadores han estado explorando cómo las inmunoterapias pueden ayudar a enseñar al sistema inmunitario cómo generar sus propios anticuerpos terapéuticos que pueden limitar específicamente la inflamación.
«Básicamente estamos buscando formas de utilizar nanomateriales para inducir al sistema inmunitario del cuerpo a convertirse en un fábrica de anticuerpos antiinflamatorios», dijo Joel Collier, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke. «Si estas terapias tienen éxito, los pacientes necesitan menos dosis de la terapia, lo que idealmente mejoraría el cumplimiento y la tolerancia del paciente. Sería una forma completamente nueva de tratar la enfermedad inflamatoria».
En su nuevo artículo, que apareció en línea en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 5 de abril, Collier y Kelly Hainline, estudiante de posgrado en el laboratorio de Collier, describen cómo los nuevos nanomateriales podrían ensamblarse en largas nanofibras que incluyen una proteína especializada, llamada C3dg. Luego, estas fibras pudieron activar las células B del sistema inmunitario para generar anticuerpos.
«C3dg es una proteína que normalmente se encuentra en el cuerpo», dijo Hainline. «La proteína ayuda al sistema inmunitario innato y al sistema inmunitario adaptativo a comunicarse, por lo que puede activar glóbulos blancos y anticuerpos específicos para eliminar las células dañadas y destruir los antígenos».
Debido a la capacidad de la proteína para interactuar entre diferentes células en el sistema inmunitario y activar la creación de anticuerpos sin causar inflamación, los investigadores han estado explorando cómo se podría usar C3dg como adyuvante de vacunas, que es una proteína que puede ayudar a estimular la respuesta inmunitaria a un objetivo o patógeno deseado.
En su nuevo nanomaterial, Hainline y Collier pudieron poner a prueba esta idea tejiendo fragmentos clave de la proteína C3dg con componentes de TNF en nanofibras. La proteína C3dg activaría las células B para crear anticuerpos, mientras que los componentes de TNF proporcionarían un modelo de lo que los anticuerpos necesitan buscar y destruir.
«Cuando Kelly ensambló la proteína C3dg y porciones clave de TNF en estas nanofibras, vio que había una fuerte respuesta de células B, lo que significa que había una mayor producción de anticuerpos dirigidos contra el TNF», dijo Collier. «En modelos estándar de inflamación en ratones, los ratones experimentan un cambio de temperatura en el que su temperatura interna bajará. Pero cuando Kelly administró sus nanofibras C3dg, fue muy protectora y los ratones no experimentaron una respuesta inflamatoria».
Cuando el equipo probó su nanomaterial en el modelo de ratón con psoriasis, descubrió que las nanofibras que transportaban C3dg eran tan eficaces como una terapia con anticuerpos monoclonales. Y debido a que el C3dg normalmente se encuentra en el cuerpo, los anticuerpos antidrogas no lo eliminaron del sistema.
Después de examinar el modelo de psoriasis, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente: el C3dg no solo estimulaba los anticuerpos producción en las células B, también influía en la respuesta de las células T.
«Observamos que las nanofibras que solo contenían los componentes C3dg sin los componentes TNF aún mostraban un beneficio terapéutico para nuestros modelos, que fue sorprendente. Pero creo que el descubrimiento más significativo fue ver una respuesta beneficiosa de células T que fue activada por una proteína que encontrarías naturalmente en tu cuerpo», dijo Hainline. «Ese tipo de respuesta se había visto antes con otras proteínas, pero no hemos visto ningún informe de personas que usen esa respuesta con C3dg».
Para sus próximos pasos, el equipo espera explorar más a fondo los mecanismos. detrás de esta activación beneficiosa de células T. También realizarán experimentos adicionales para explorar la respuesta a nanomateriales similares en modelos de artritis reumatoide.
«Todavía estamos aprendiendo sobre esta respuesta de las células T y estamos tratando de entender cómo está involucrada, – dijo Collier. «En última instancia, nos encantaría ver si C3dg se puede usar como un componente universal en múltiples terapias diferentes contra la inflamación, especialmente si podemos intercambiar los segmentos de TNF con un objetivo diferente. Este trabajo indica claramente que los nanomateriales que involucran C3dg requieren un mayor desarrollo. como inmunoterapias».
Explore más
Anticuerpos experimentales para el Parkinson, el Alzheimer puede causar una inflamación dañina Más información: Kelly M. Hainline et al, Modular complement assemblies for mitigating inflamatorio conditions, Proceedings of the National Academy of Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2018627118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Escuela de Enfermería de la Universidad de Duke Cita: Las nanofibras autoensamblables previenen daños de la inflamación (2021, 15 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-self-assembling-nanofibras-inflammation.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.