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Nel cuore della cellula: nuove intuizioni sull’utilizzo di farmaci basati sulla nanotecnologia

Analisi proteica di plasma e corona proteica murini non marcati e marcati con Cy5. a Le proteine ​​​​del plasma murino sono state etichettate con Cy5 dalla chimica del NHS. Le NP PS funzionalizzate con carbossile sono state incubate rispettivamente in plasma murino non etichettato e marcato con Cy5 per formare una corona proteica. b Plasma murino non etichettato (MP), plasma murino marcato con Cy5 (MP*) e campioni di corona proteica associati sono stati analizzati mediante SDS-PAGE e colorazione argento. Le proteine ​​​​corona sono state ottenute dopo l'incubazione di NP PS funzionalizzate con carbossile nel plasma, lavaggio e desorbimento con il 2% di SDS. c Analisi della fluorescenza in-gel. La fluorescenza Cy5 è stata ripresa da IVIS a una lunghezza d'onda di eccitazione di 640 nm e una lunghezza d'onda di emissione di 680 nm. dAnalisi proteomica quantitativa LC-MS. I grafici a torta mostrano le proteine ​​con almeno il 4% di presenza nel proteoma. I valori sono rappresentati come percentuale basata su tutte le proteine ​​identificate.

Analisi proteica di plasma e corona proteica murini non marcati e marcati con Cy5. a Le proteine ​​​​del plasma murino sono state etichettate con Cy5 dalla chimica del NHS. Le NP PS funzionalizzate con carbossile sono state incubate rispettivamente in plasma murino non etichettato e marcato con Cy5 per formare una corona proteica. b Plasma murino non etichettato (MP), plasma murino marcato con Cy5 (MP*) e campioni di corona proteica associati sono stati analizzati mediante SDS-PAGE e colorazione argento. Le proteine ​​​​corona sono state ottenute dopo l’incubazione di NP PS funzionalizzate con carbossile nel plasma, lavaggio e desorbimento con il 2% di SDS. c Analisi della fluorescenza in-gel. La fluorescenza Cy5 è stata ripresa da IVIS a una lunghezza d’onda di eccitazione di 640 nm e una lunghezza d’onda di emissione di 680 nm. dAnalisi proteomica quantitativa LC-MS. I grafici a torta mostrano le proteine ​​con almeno il 4% di presenza nel proteoma. I valori sono rappresentati come percentuale basata su tutte le proteine ​​identificate. Credito: comunicazioni della natura (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-35902-9

I nuovi farmaci, come i vaccini contro il COVID-19, tra gli altri, si basano sul trasporto di farmaci mediante nanoparticelle. Per molto tempo non è stato chiarito se questo trasporto del farmaco sia influenzato negativamente da un accumulo di proteine ​​del sangue sulla superficie della nanoparticella.

Gli scienziati del Max Planck Institute for Polymer Research hanno ora seguito il percorso di una tale particella all’interno di una cellula utilizzando una combinazione di diversi metodi di microscopia. Sono stati in grado di osservare un processo interno alla cellula che separa efficacemente i componenti del sangue e le nanoparticelle .

Le nanoparticelle sono un campo di ricerca attuale ed è impossibile immaginare la medicina moderna senza di esse. Servono come microscopiche capsule di farmaci che hanno un diametro inferiore a un millesimo di millimetro. Tra le altre cose, vengono utilizzati negli attuali vaccini contro il COVID-19 per fornire efficacemente i principi attivi dove sono effettivamente necessari. Nella maggior parte dei casi, le capsule si agganciano alle cellule, ne sono avvolte e vengono assorbite in esse. All’interno della cellula, i processi chimici possono quindi aprire le capsule, rilasciando il principio attivo.

Tuttavia, questo processo idealizzato di solito non ha luogo: mentre viaggia attraverso il flusso sanguigno, le proteine ​​del sangue si accumulano sulla superficie del nanotrasportatore. Anche questi trovano la loro strada nella cella. Per molto tempo è stata una questione irrisolta se questo processo comprometta il rilascio del principio attivo.

Gli scienziati che lavorano con Ingo Lieberwirth, capogruppo nel dipartimento di Katharina Landfester, hanno ora affrontato questa domanda. Hanno etichettato una nanoparticella e proteine ​​del sangue con diversi coloranti fluorescenti. Di conseguenza, entrambi brillano di colori diversi se osservati attraverso un microscopio ottico ad alta risoluzione. Allo stesso tempo, i ricercatori sono stati in grado di osservare il processo in parallelo ea una risoluzione maggiore utilizzando un microscopio elettronico .

Combinando entrambi i metodi, gli scienziati sono stati in grado di osservare che la cellula inizialmente assorbe il composto di nanoparticelle e proteine ​​del sangue. Nella cellula, ora hanno osservato qualcosa di sorprendente: il rivestimento proteico si stacca dalla nanoparticella e la rilascia. Dopo un po’ di tempo, le proteine ​​e le particelle sono presenti separatamente nella cellula.

“Supponiamo quindi che il rilascio del farmaco nella cellula non sia disturbato dal rivestimento proteico”, afferma Ingo Lieberwirth. “Tuttavia, ora è importante scoprire come avviene esattamente il processo all’interno della cellula”.

Gli scienziati hanno ora pubblicato i loro risultati su Nature Communications .

 

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