[ad_1]
El primer tratamiento selectivo para detener las reacciones alérgicas fue desarrollado por investigadores de la Universidad Northwestern. La gravedad de estas reacciones puede variar desde ojos llorosos y urticaria con picazón hasta dificultad para respirar e incluso la muerte.
![](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_40661_17054973014159207.jpg)
La base del nuevo tratamiento son nanopartículas decoradas con anticuerpos y un alérgeno adaptado a la sensibilidad particular del paciente. Por ejemplo, si una persona sufre alergia al maní, la nanopartícula contiene una proteína de maní. Esto permitió que estas nanopartículas inhibieran la función de los mastocitos, un tipo de célula inmune responsable de desencadenar reacciones alérgicas.
En este proceso de dos pasos, el alérgeno interactúa con los mastocitos respectivos que desencadenan la alergia, y luego los anticuerpos inhiben solo estas células. Gracias al enfoque específico, el tratamiento puede evitar específicamente determinadas alergias sin debilitar completamente el sistema inmunológico.
El tratamiento mostró una eficacia del 100 por ciento en la prevención de reacciones alérgicas en un experimento con ratones y mostró pocos efectos secundarios.
El estudio fue publicado en Nanotecnología de la naturaleza el 16 de eneroTh2023 y representa el primer caso de inhibición de mastocitos mediante nanoterapia.
Actualmente no existen métodos disponibles para atacar específicamente a los mastocitos. Lo único que tenemos son medicamentos como antihistamínicos para tratar los síntomas, y estos no previenen las alergias. Contrarrestan los efectos de las histaminas una vez que los mastocitos ya se han activado. Si tuviéramos una manera de inactivar los mastocitos que responden a ciertos alérgenos, podríamos detener reacciones inmunes peligrosas en situaciones graves como la anafilaxia, así como reacciones menos graves como las alergias estacionales.
Evan A. Scott, investigador principal, profesor de ingeniería biomédica, Universidad Northwestern
Dr. Bruce Bochner, experto en alergias y coautor del estudio, añadió: “La mayor necesidad insatisfecha es la anafilaxia, que puede poner en peligro la vida. Ciertas formas de inmunoterapia oral pueden ser útiles en algunos casos, pero actualmente no contamos con opciones de tratamiento aprobadas por la FDA que puedan prevenir permanentemente tales reacciones, aparte de evitar el alimento o medicamento que las desencadena. De lo contrario, se administran medicamentos como la epinefrina para tratar reacciones graves, no para prevenirlas. ¿No sería fantástico si existiera un tratamiento seguro y eficaz para las alergias alimentarias que permitiera reintroducir constantemente en su dieta un alimento que antes debía evitar estrictamente?«
Además de ser miembro del Instituto de Química de Procesos Vitales, el Instituto Internacional de Nanotecnología y el Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnología, Scott ocupa el puesto de Profesor Kay Davis de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Bochner enseña alergia e inmunología en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern como profesor emérito de medicina Samuel M. Feinberg.
Fanfan Du, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Scott, es el primer autor del estudio. Trabajó en estrecha colaboración con Yang Li, un Ph.D. candidato en el laboratorio de Scott, y Clayton Rische, Ph.D. Candidato que fue asesorado tanto por Bochner como por Scott.
Objetivo difícil
Los mastocitos se encuentran en casi todos los tejidos del cuerpo humano y son mejor conocidos como el principal desencadenante de reacciones alérgicas. Sin embargo, también realizan otras funciones importantes, incluido el control del flujo sanguíneo y la lucha contra los parásitos. Por lo tanto, destruir completamente los mastocitos en un intento de detener las reacciones alérgicas puede interferir con otras reacciones positivas y saludables.
Dr. Bochner añadió: “Aunque se están desarrollando algunos medicamentos, actualmente no existen medicamentos aprobados por la FDA que inhiban o eliminen los mastocitos. Esto fue particularmente difícil porque los medicamentos que pueden afectar la activación o la supervivencia de los mastocitos también se dirigen a células distintas de los mastocitos y, por lo tanto, tienden a tener efectos secundarios indeseables debido a la influencia sobre otras células.«
El estudio anterior de Bochner reveló Siglec-6, un receptor inhibidor distinto que se encuentra primaria y exclusivamente en los mastocitos. Para prevenir las alergias, los investigadores podrían bloquear específicamente los mastocitos atacando este receptor con un anticuerpo. Sin embargo, simplemente inyectar este anticuerpo no fue suficiente.
“Fue difícil alcanzar una concentración de anticuerpo lo suficientemente alta como para tener efecto. Nos preguntamos si podríamos aumentar esta concentración utilizando una nanopartícula. Si pudiéramos empaquetar una alta densidad de anticuerpos en una nanopartícula, podríamos hacerlo práctico“Scott continuó.
Unión de anticuerpos a una partícula.
Otro obstáculo al que se enfrentaron Scott y sus colegas fue empaquetar los anticuerpos en una nanopartícula. Las proteínas (como los anticuerpos) generalmente necesitan formar un enlace químico con la nanopartícula para poder adherirse a ella. Este compuesto desdobla o desnaturaliza la proteína, cambiando su función biológica. Para solucionar este problema, Scott utilizó una nanopartícula que había fabricado previamente en su laboratorio.
La nanopartícula recientemente descubierta por Scott presenta una cadena polimérica dinámica que puede cambiar de forma autónoma su orientación cuando se expone a diferentes solventes y proteínas, a diferencia de las nanopartículas más convencionales con superficies sólidas. Las cadenas se alinean en soluciones líquidas para permitir interacciones electrostáticas beneficiosas con las moléculas de agua.
Sin embargo, al entrar en contacto con la superficie de una nanopartícula, un tipo específico de pequeña cadena polimérica en la interfaz invierte su orientación, lo que permite que la proteína se una de forma segura sin formar un enlace covalente. Además, el grupo de Scott descubrió que la asociación estable depende de bolsas repelentes al agua en las superficies de las proteínas.
Normalmente, las proteínas se desnaturalizan cuando se adhieren a superficies y pierden así su función biológica. La capacidad de las nanopartículas de Scott para unirse de manera estable a enzimas y anticuerpos mientras mantienen su estructura tridimensional y actividad biológica las hace especiales. Esto indica que los anticuerpos anti-Siglec-6 mantuvieron su fuerte afinidad por los receptores de los mastocitos incluso después de adherirse a las superficies de las nanopartículas.
Scott comentó: “Esta es una interfaz excepcionalmente dinámica. En lugar de una superficie estable estándar, se puede cambiar la química de la superficie. Está formado por pequeñas cadenas poliméricas de compuestos que pueden invertir su orientación para maximizar las interacciones favorables con el agua y las proteínas cuando sea necesario.«
Cuando el equipo de Scott combinó las nanopartículas con los anticuerpos, casi todos los anticuerpos se unieron a las nanopartículas sin perder su capacidad de unirse a sus objetivos previstos. Esto llevó al desarrollo de un tratamiento basado en nanopartículas que se dirige a los mastocitos utilizando superficies que tienen concentraciones estrictamente controladas de numerosos anticuerpos diferentes y densamente empaquetados.
Apagado selectivo
Para desarrollar una alergia, una persona debe tener mastocitos que reconozcan y expresen anticuerpos, más específicamente anticuerpos de inmunoglobulina E (IgE), contra el alérgeno en cuestión. Esto permite que los mastocitos reconozcan y respondan al mismo alérgeno nuevamente.
Scott explicó además: “Si tiene alergia al maní y ha tenido una reacción al maní en el pasado, sus células inmunes han producido anticuerpos IgE contra las proteínas del maní y los mastocitos los han recolectado. Ahora te esperan para comer otro maní. Si hace esto, pueden reaccionar en cuestión de minutos y, si la reacción es lo suficientemente fuerte, puede ocurrir anafilaxia.«
Los investigadores desarrollaron una terapia que activa exclusivamente los mastocitos que tienen anticuerpos IgE contra un alérgeno específico para atacar a los mastocitos y responder a ese alérgeno. La nanopartícula se une a los anticuerpos IgE de los mastocitos mediante un alérgeno proteico y luego se une al receptor Siglec-6 mediante un anticuerpo, que inhibe la capacidad de respuesta de los mastocitos.
Además, la nanopartícula no puede adherirse a otros tipos de células porque solo los mastocitos tienen receptores Siglec-6, lo que limita efectivamente los efectos secundarios.
“Puede utilizar cualquier alérgeno que desee y suprimir selectivamente la respuesta a ese alérgeno. Normalmente, el alérgeno activaría los mastocitos. Pero al mismo tiempo que se une al alérgeno, el anticuerpo de la nanopartícula también ataca al receptor inhibidor Siglec-6. Ante estas dos señales contradictorias, el mastocito decide no activarse y dejar el alérgeno en paz.“Scott explicó.
Él continuó, «Detiene selectivamente una reacción a un alérgeno específico. Lo bueno de este enfoque es que no es necesario matar o eliminar todos los mastocitos. Y por razones de seguridad, si la nanopartícula se adhiere accidentalmente al tipo incorrecto de célula, esa célula simplemente no responderá.«
Prevenir la anafilaxia en ratones
Los investigadores probaron con éxito su tratamiento en cultivos celulares utilizando mastocitos de tejido humano y luego lo transfirieron a un modelo de ratón humanizado. Debido a que los mastocitos de ratón carecen del receptor Siglec-6, el grupo de Bochner desarrolló un modelo de ratón en el que los tejidos contenían mastocitos humanos. Al mismo tiempo, los investigadores administraron la nanoterapia y expusieron a los ratones a un alérgeno.
Ninguno de los ratones sufrió un shock anafiláctico y todos sobrevivieron.
Scott añadió: “La forma más sencilla de controlar una reacción alérgica es realizar un seguimiento de los cambios en la temperatura corporal. No notamos ningún cambio de temperatura. No hubo respuesta. Además, los ratones se mantuvieron sanos y no mostraron signos externos de una reacción alérgica.«
“Los mastocitos de ratón no tienen Siglec-6 en su superficie como los humanos, pero por ahora nos acercamos lo más posible a los estudios en humanos reales al probar estas nanopartículas en ratones especiales que tenían mastocitos humanos en sus tejidos. Demostramos que estos ratones humanizados estaban protegidos de la anafilaxiaañadió Bochner.
Los investigadores quieren explorar el potencial de su nanoterapia para tratar otras enfermedades relacionadas con los mastocitos, como la mastocitosis, un tipo raro de cáncer de mastocitos. Para destruir selectivamente los mastocitos durante la mastocitosis sin dañar otros tipos de células, también están buscando formas de empaquetar medicamentos en nanopartículas.
El Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (número de subvención R21AI159586) y el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (número de subvención 1R01EB030629-01A1) proporcionaron fondos para este estudio.
Referencia de la revista:
Tú, F., et. Alabama. (2023) La adsorción controlada de múltiples proteínas bioactivas permite la nanoterapia dirigida a mastocitos. Nanotecnología de la naturaleza. doi:10.1038/s41565-023-01584-z.
Fuente: https://www.northwestern.edu/
[ad_2]