I ricercatori sono riusciti a cambiare il sistema immunitario – sostituendo l’infiammazione con tolleranza immunitaria – in un modello murino della sclerosi multipla utilizzando i cosiddetti punti quantici ovvero particelle di nano dimensioni, che portano pezzi di mielina.
Non è certamente la prima volta che si parla di nanotecnologia e sclerosi multipla. Già nel Novembre 2012 uno studio americano aveva messo a punto una nanoparticella biodegradabile che sarebbe stata molto importante nella risoluzione di tante patologie autoimmuni, fra cui in particolare la sclerosi multipla. La nanoparticella creata dai ricercatori della Northwestern University era in grado di trasportare un antigene che aiuta il sistema immunitario a riconoscere la mielina e a far sì che essa non diventasse oggetto della sua reazione. Come è noto, la mielina è la guaina che forma un isolamento e un rivestimento protettivo intorno alle fibre nervose, ed è per tale motivo vitale al funzionamento normale del sistema nervoso. L’aggressione del sistema immunitario alla guaina mielinica rappresenta il meccanismo alla base dell’insorgenza della sclerosi multipla. Il metodo messo a punto dai ricercatori americani, descritto sulla rivista Nature Biotechnology, opera una sorta di reset del sistema immunitario. Su modello murino, l’antigene trasportato dalla nanoparticella consentiva al sistema immunitario di riconoscere la guaina, preservandola da ulteriori attacchi. La sostanza della nanoparticella era il Poly (lactide-co-glycolide) (PLG), costituita da acido lattico e acido glicolico, metaboliti naturali del corpo umano, ed è stata sviluppata da Lonnie Shea, professore di ingegneria chimica e biologica.
Di nanotecnologia, poi se n’è parlato anche a Dicembre 2015 attraverso un nuovo studio condotto dalla Northwestern University di Chicago: con una speciale nanoparticella, sviluppata e sperimentata nell’ambito della ricerca, sembrava possibile prevenire il manifestarsi della malattia anche in seguito alla morte delle cellule cerebrali.
Questo studio dimostrava che la sclerosi multipla può essere causata dall’interno, con una risposta immunitaria attivata direttamente da un danno agli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale. Gli oligodendrociti sono preposti alla “manutenzione” della guaina mielinica; se muoiono, la guaina mielinica si distrugge. L’ipotesi formulata dallo studio suggerisce che quando questo accade, i sottoprodotti della distruzione della guaina mielinica sono identificati dal sistema immunitario come corpi estranei o antigeni, determinando la risposta immunitaria che colpisce la guaina mielinica nella sua interezza.
L’esperimento è consistito nell’utilizzo di un topo geneticamente modificato, nel quale la morte degli oligodendrociti provocava problemi alla deambulazione. Dopo la somministrazione delle nanoparticelle il sistema nervoso centrale ha rigenerato la guaina mielinica, permettendo all’animale di camminare nuovamente. Sei mesi dopo, la malattia si è ripresentata. Ciò dimostrava dunque l’ipotesi degli scienziati, secondo cui è proprio la morte degli oligodendrociti a scatenare la sclerosi multipla.
Gli esperimenti attuali con la nanotecnologia avanzata potranno aiutare i ricercatori a progettare nuove terapie per la sclerosi multipla che si basano sulla promozione di cellule T regolatorie piuttosto che sopprimere quelle che causano l’infiammazione. Le cellule T regolatorie sono in grado di controllare la risposta infiammatoria contro la mielina che si verifica nella SM, mantenendo intatta la salute del sistema immunitario. “Le tecnologie ingegneristiche mirate alle malattie autoimmuni potrebbero aprire la strada a nuove opzioni di trattamento per la SM”, ha detto in un comunicato stampa Christopher Jewell, professore assistente presso il Dipartimento Fischell di Bioingegneria presso l’Università del Maryland e principale autore dello studio. “Tuttavia, per sviluppare terapie di nuova generazione, i bioingegneri necessitano di una comprensione di base sulle caratteristiche specifiche che sono fondamentali per la progettazione della terapia”, ha aggiunto Jewell. Lo studio, dal titolo “Engineering Immunological Tolerance Using Quantum Dots to Tune the Density of Self-Antigen Display,” ovvero “Costruire la tolleranza immunologica utilizzando i punti quantici per ottimizzare la densità degli autoantigeni”, ha dimostrato che i processi che guidano l’infiammazione o la tolleranza immunitaria sono influenzati dalla concentrazione e dalla forma degli antigeni.
Gli antigeni sono piccoli pezzi di proteine, mostrati come bandiere sulla superficie di tutte le cellule. Gli antigeni sono sostanze in grado di indurre una risposta da parte del sistema immunitario. Vengono indicati con la sigla Ag. Sono, in atri termini, sostanze riconosciute come “non self”, vale a dire non appartenenti all’organismo. Non si può parlare di antigeni senza menzionare gli anticorpi che sono delle proteine, dette immunoglobuline prodotte dai linfociti in risposta proprio alla presenza degli antigeni. Essi vengono indicati con la sigla Ab, anti body. Il loro compito è quello di distruggere l’antigene. Infatti, quando viene rilevato un antigene estraneo, come batteri o virus, si attiva una reazione immunitaria. Nella Sclerosi Multipla, il sistema immunitario reagisce erroneamente agli antigeni mielinici. Per tale patologia ma anche per altre malattie autoimmuni, i ricercatori stanno ancora cercando il motivo per cui il sistema immunitario fa questo errore.
Pubblicato nella rivista Advanced Functional Materials, lo studio ha dimostrato che quando molti punti quantici vengono caricati con alcune molecole di antigene della mielina, emerge la tolleranza. Al contrario, esporre topi a pochi punti quantici che sono stati pesantemente caricati con antigeni favorisce l’infiammazione. I punti quantici sono uno strumento eccellente per studiare questi processi, in quanto offrono indicazioni su numerosi requisiti tecnici. Sono sufficientemente piccoli per viaggiare attraverso i vasi linfatici e si accumulano nei linfonodi. I ricercatori possono anche progettarli bioingegneristicamente in modo da possedere un numero preciso di antigeni. Inoltre, sono fluorescenti, e ciò consente ai ricercatori di rintracciarli mentre percorrono il corpo. La tecnica di utilizzo dei punti quantici per la visualizzazione delle proteine e delle cellule, non è comunque nuova. Quest’ultima, infatti, venne messa a punto attraverso uno studio condotto nel 2007 da Roberto Bonasio, che ottenne il suo PhD ad Harvard grazie al finanziamento della Fondazione Giovanni Armenise-Harvard, in collaborazione con il dottor Christopher Carman e il professor Ulrich von Andrian. I ricercatori riuscirono a legare dei segnali luminosi a specifiche proteine in cellule vive. Questa idea base non era nuova ma per la prima volta riuscirono a fare ciò con i Quantum Dots (punti quantici) legati alla proteina in modo covalente.
In questo recente studio, trovare una composizione ottimale di antigeni sui punti quantici ha fornito risultati piuttosto sorprendenti. I topi così tanto debilitati dalla malattia da essere parzialmente paralizzati, hanno presentato degli evidenti miglioramenti. Il trattamento ha quasi eliminato la paralisi, hanno osservato i ricercatori nella loro relazione.
“Uno dei nostri risultati più emozionanti è che la tolleranza e l’eliminazione della paralisi in un modello murino pre-clinico sono state molto più evidenti quando i peptidi mielinici sono stati visualizzati su molti punti quantistici a una bassa densità pari a 25 per punto, anziché meno punti quantici che presentavano lo stesso numero di peptidi ma ad alta densità, pari a 65 per punto”, ha detto Cristopher Jewell.
“Sviluppare conoscenze specifiche o linee guida di progettazione come queste potrebbero consentire terapie più selettive e efficaci per curare la SM e altre malattie immunitarie”, ha dichiarato Jewell. “Generalmente, perché il corpo umano è così complesso, le scoperte in medicina si sono basate su prove ed errori. Ma, usando approcci di progettazione razionale – capendo che cosa potenzialmente viene controllato da ciascuna terapia – abbiamo il potenziale per trasformare il modo in cui viene affrontata la malattia “, ha concluso.
Fonti
https://notiziemediche.it/sclerosi-multipla/sclerosi-multipla-scienziati-usa-individuano-una-nuova-causa-e-una-cura-innovativa/ http://www.molecularlab.it/news/view.asp?n=5597 https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/06/16/quantum-dots-loaded-with-myelin-antigens-build-immune-tolerance-in-ms-mice-study/ https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/06/16/quantum-dots-loaded-with-myelin-antigens-build-immune-tolerance-in-ms-mice-study/ https://eurekalert.org/pub_releases/2017-06/uom-ubd061317.php http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1616-3028 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201700290/abstract
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