Os "drones" do tamanho de um nanômetro que entregam um tipo especial de molécula de cura aos depósitos de gordura nas artérias podem se tornar uma nova maneira de prevenir ataques cardíacos causados ​​pela aterosclerose, de acordo com um estudo em modelos pré-clínicos por cientistas do Brigham and Women's Hospital (BWH) e do Columbia University Medical Center. Essas descobertas foram publicadas na edição online de 18 de fevereiro da Ciência, Medicina Translacional .

Embora os tratamentos atuais tenham reduzido o número de mortes por doenças relacionadas à aterosclerose, a aterosclerose continua a ser um problema de saúde perigoso:a aterosclerose das artérias coronárias é a causa da morte número 1 de mulheres e homens nos EUA, resultando em uma em cada quatro mortes. No estudo, nano 'drones' biodegradáveis ​​direcionados que liberam um tipo especial de droga que promove a cura ('resolução'), reestruturam as placas ateroscleróticas em camundongos para torná-los mais estáveis. Esta remodelação do ambiente da placa seria prevista em humanos para bloquear a ruptura da placa e trombose e, assim, prevenir ataques cardíacos e derrames.

"Este é o primeiro exemplo de uma tecnologia de nanopartículas direcionadas que reduz a aterosclerose em um modelo animal, "disse o co-autor sênior Omid Farokzhad, MD, professor associado e diretor do Laboratório de Nanomedicina e Biomateriais da BWH e da Harvard Medical School (HMS). "Anos de pesquisa e colaboração culminaram em nossa capacidade de usar nanotecnologia para resolver a inflamação, remodelar e estabilizar as placas em um modelo de aterosclerose avançada. "

Neste estudo, nanomedicamentos direcionados feitos de blocos de construção poliméricos que são utilizados em vários produtos aprovados pela FDA até o momento, foram nanoengenharia para transportar uma carga útil de drogas antiinflamatórias na forma de um peptídeo biomimético. Além disso, este peptídeo foi derivado de uma das proteínas de resolução inflamatória natural do próprio corpo, chamada anexina A1. A forma como os nanomedicamentos foram concebidos permitiu que este terapêutico biológico fosse liberado no local alvo, a placa aterosclerótica, de forma controlada.

Em modelos de camundongos com aterosclerose avançada, pesquisadores administraram nanomedicamentos e controles relevantes. Após cinco semanas de tratamento com os nanomedicamentos, o dano às artérias foi reparado de forma significativa e a placa estabilizada.

Especificamente, os pesquisadores observaram uma redução das espécies reativas de oxigênio; aumento de colágeno, que fortalece a capa fibrosa; e redução do núcleo necrótico da placa, e essas mudanças não foram observadas em comparação com o peptídeo livre ou nanopartículas vazias.

"Muitos pesquisadores estão tentando desenvolver drogas que previnam ataques cardíacos, reduzindo a inflamação, mas essa abordagem tem algumas desvantagens, "disse o co-autor sênior Ira Tabas, MD, Richard J. Stock professor de Medicina (Imunologia) e professor de Patologia e Biologia Celular em Columbia. "Uma é que a aterosclerose é uma doença crônica, então as drogas são tomadas por anos, até décadas. Um antiinflamatório que é distribuído por todo o corpo também prejudica a capacidade do sistema imunológico de combater infecções. "Isso pode ser aceitável para condições que afetam gravemente a qualidade de vida, como a artrite reumatóide, mas "usar essa abordagem para prevenir um ataque cardíaco que pode nunca acontecer pode não valer o risco."

Além disso, não é suficiente entregar um medicamento antiinflamatório às placas, disse o cientista pesquisador associado da Columbia Gabrielle Fredman, PhD, um dos principais co-autores do estudo. "A aterosclerose não é apenas inflamação; também há danos na parede arterial. Se o dano não for reparado, você não pode prevenir ataques cardíacos. "

Os nanomedicamentos direcionados usados ​​neste estudo atual foram desenvolvidos por pesquisadores da BWH. Após estudos preliminares de prova de princípio na Universidade de Columbia em modelos de inflamação, eles foram testados em um modelo de doença clinicamente relevante em camundongos e mostraram ser capazes de manobrar através da circulação sanguínea, e atravessando regiões com vazamentos para o interior das placas, como foi demonstrado por imagens de microscopia de fluorescência das lesões da placa.

Os pesquisadores observam que, além de suas superfícies "pegajosas" específicas, seu pequeno tamanho abaixo de 100 nanômetros também é uma propriedade chave que facilita a retenção e o acúmulo dessas nanopartículas dentro das placas. Essas nanopartículas são 1000 vezes menores do que a ponta de um único fio de cabelo humano.

"Esses nanomedicamentos são desenvolvidos usando polímeros biodegradáveis ​​que podem se decompor ao longo do tempo no corpo usando os mecanismos naturais do corpo, e pode ser nanoengenharia usando produtos químicos e nanotecnologias em escala, o que pode facilitar sua tradução rápida para a clínica, "disse a co-autora Nazila Kamaly, PhD, instrutor do Laboratório de Nanomedicina e Biomateriais da BWH e HMS.

Os pesquisadores alertam que, embora as placas em camundongos se pareçam muito com placas humanas, ratos não têm ataques cardíacos, então o verdadeiro teste das nanopartículas não virá até que sejam testadas em humanos. "Neste estudo, nós mostramos, pela primeira vez, que um medicamento que promove a resolução da inflamação e o reparo é uma opção viável, quando a droga é entregue diretamente às placas por meio de nanopartículas, "disse Tabas. Para estar pronto para o teste em humanos, a equipe planeja fazer o ajuste fino das nanopartículas para otimizar a distribuição de drogas e empacotá-las com drogas indutoras de resolução mais potentes. "Achamos que podemos obter uma entrega ainda melhor às placas e melhorar a cicatrização mais do que com os peptídeos atuais, ", ele disse.

Farokzhad e colegas têm experiência considerável com tradução de nanotecnologias de bancada para leito para aplicações médicas, e o trabalho fundamental feito em parte por sua equipe levou ao desenvolvimento e primeiro em testes em humanos de uma nanopartícula direcionada capaz de controlar a liberação de drogas para o tratamento de câncer. e o primeiro em testes em humanos de uma vacina de nanopartículas direcionada capaz de orquestrar uma resposta imune para facilitar a cessação do tabagismo e a prevenção de recaídas.

"As nanopartículas direcionadas de resolução de inflamação mostraram um potencial excitante não apenas para o potencial tratamento da aterosclerose, conforme descrito aqui, mas também outras áreas terapêuticas, incluindo reparo de feridas, por exemplo, conforme descrito na edição online de 9 de fevereiro da Journal of Clinical Investigation , além de outros aplicativos em andamento com nossos colaboradores, "Farokzhad disse." Estou otimista de que, com validação animal adicional, também consideraremos o teste humano da inflamação resolvendo nanopartículas direcionadas para uma miríade de necessidades médicas não atendidas - estes são tempos empolgantes na medicina e o futuro da nanomedicina é incrivelmente brilhante. "