ACTIVAN CÉLULAS EN EL SISTEMA INMUNOLÓGICO

Nanofibras ensambladas reducen el daño causado por enfermedades inflamatorias

Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke (Estados Unidos) desarrollan un nanomaterial autoensamblante que ayuda a reducir el daño causado por enfermedades inflamatoria.

El gráfico muestra la nanofibra peptídica que lleva la proteína del complemento C3dg (azul) y los componentes clave de la proteína TNF (Foto: Chelsea Fries)
El gráfico muestra la nanofibra peptídica que lleva la proteína del complemento C3dg (azul) y los componentes clave de la proteína TNF (Foto: Chelsea Fries)

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Redacción SaluDigital Redacción SaluDigital

31.07.2021 - 00:00

Un equipo de ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke (Carolina del Norte, Estados Unidos) ha desarrollado un nanomaterial autoensamblante que puede ayudar a reducir el daño causado por enfermedades inflamatorias al activar células clave en el sistema inmunológico. En modelos de ratón de psoriasis, se ha demostrado que el fármaco a base de nanofibras mitiga la inflamación dañina con la misma eficacia que una terapia de referencia.

Una de las características distintivas de las enfermedades inflamatorias, como la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn y la psoriasis, es la sobreproducción de proteínas de señalización, llamadas citocinas, que provocan inflamación. Una de las citocinas 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.

Los investigadores han estado explorando cómo las inmunoterapias pueden ayudar a enseñar al sistema inmunológico cómo generar sus propios anticuerpos terapéuticos

Aunque los anticuerpos monoclonales han permitido un mejor tratamiento de las enfermedades inflamatorias, la terapia no está exenta de inconvenientes, incluido un alto costo y la necesidad de que los pacientes se inyecten regularmente. Más significativamente, 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 evitar estos problemas, los investigadores han estado explorando cómo las inmunoterapias pueden ayudar a enseñar al sistema inmunológico cómo generar sus propios anticuerpos terapéuticos que pueden limitar específicamente la inflamación.

"Básicamente, estamos buscando formas de usar nanomateriales para inducir al sistema inmunológico del cuerpo a convertirse en una 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 las enfermedades inflamatorias “.

NANOMATERIALES ENSAMBLABLES

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, una 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. Estas fibras luego pudieron activar las células B del sistema inmunológico para generar anticuerpos.

"C3dg es una proteína que normalmente se encuentra en su cuerpo", dijo Hainline. "La proteína ayuda al sistema inmunológico innato y al sistema inmunológico adaptativo a comunicarse, por lo que puede activar glóbulos blancos y anticuerpos específicos para eliminar las células dañadas y destruir antígenos".

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

Debido a la capacidad de la proteína para interactuar entre diferentes células del sistema inmunológico y activar la creación de anticuerpos sin causar inflamación, los investigadores han estado explorando cómo se podría usar C3dg como adyuvante de una vacuna, que es una proteína que puede ayudar a estimular la respuesta inmune 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.

EFECTIVA, COMO LOS ANTICUERPOS MONOCLONALES

“Cuando Kelly reunió la proteína C3dg y porciones clave de TNF en estas nanofibras, vio que había una fuerte respuesta de las células B, lo que significa que había una mayor producción de anticuerpos que se dirigían al TNF”, dijo Collier. “En los modelos estándar de inflamación en ratones, los ratones experimentan un cambio de temperatura donde su temperatura interna descenderá. Pero cuando Kelly entregó 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, encontraron que las nanofibras que transportaban C3dg eran tan efectivas como una terapia con anticuerpos monoclonales. Y debido a que el C3dg se encuentra normalmente en el cuerpo, los anticuerpos antidrogas no lo eliminaron del sistema.

El equipo espera realizar experimentos adicionales para explorar la respuesta a nanomateriales similares en modelos de artritis reumatoide

Después de examinar el modelo de psoriasis, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente: C3dg no solo estimulaba la producción de anticuerpos en las células B, sino que también influía en la respuesta de las células T.

“Observamos que las nanofibras que solo contenían los componentes de C3dg sin los componentes de TNF aún mostraban un beneficio terapéutico para nuestros modelos, lo cual fue sorprendente. Pero creo que el descubrimiento más significativo fue ver una respuesta beneficiosa de las células T que fue activada por una proteína que encontraría naturalmente en su 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 las 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 puede usarse 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 merecen un mayor desarrollo como inmunoterapias “.

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