Timovi znanstvenika s američkih sveučilišta Micihigan State Univesity (MSU) i Leland Stanford Junior University (LSJU) nedavno su u časopisu Nature Nanotechnology objavili rezultate svojeg rada na dizajniranju nanočestica koje su sposobne „pojesti“ aterosklerotske plakove. U radu opisuju selektivne terapijske učinke tih nanočestica na smanjenje i stabilizaciju plakova.

Globalni ubojica

Ateroskleroza je stanje kod kojega se unutar arterija - krvnih žila odgovornih za prijenos krvi bogate kisikom u mozak, srce i druge tjelesne organe – talože sklerozne nakupine, plakovi. Plakovi su građeni od upalnih leukocita (makrofaga), te masnoća (kolesterol!), vezivnih i mišićnih vlakana, a u kasnijim fazama se u plakovima taloži i kalcij. Kako se plak taloženjem zadebljava i stvrdnjava, tako sužava arterije i čini ih manje elastičnima, ograničavajući protok oksigenirane krvi do tjelesnih organa.

Plakovi mogu biti stabilni (ostaju statični ili vrlo sporo rastu desetljećima, sve dok ne uzrokuju potpuno začepljenje - stenozu ili okluziju - krvne žile), ali i nestabilni (znatno nepredvidiviji, skloni spontanom raspadanju, pucanju i otkidanju od stijenke krvne žile, čime mogu uzrokovati akutnu trombozu, okluziju ili infarkt puno prije nego što bi doveli do stenoze). Smanjena oksigenacija vitalnih organa uzrok je ozbiljnih zdravstvenih problema, što uključuje i potpuni prestanak dotoka krvi i kisika - infarkt (srca, mozga, bubrega…), što je jedan od vodećih globalnih uzroka smrti.

Ne jedi me!

U brojnim ranijim istraživanjima dokazano je da su makrofagi glavni posrednici nastanka ateroskleroze i njezinih komplikacija pokrenutih nezdravim načinom života. Makrofagi se nakupljaju u mikrooštećenjima duž unutarnjih stijenki arterija, gdje izlučuju upalne medijatore (citokine), tvari koje na to mjesto privlače još više upalnih stanica, lipida i vezivnih vlakana, potičući formiranje plaka.

Oboljeli i umirući makrofagi i ostale stanice u plaku potom otpuštaju specifičan citokinski signal koji drugim, zdravim makrofagima u krvotoku govori "ne jedi me!", sprečavajući makrofage (koji su inače glavne stanice za uklanjanje upalnog otpada) da procesom fagocitoze „pojedu“ svoju mrtvu braću nataloženu u plaku.

Upravo su neke od suvremenih eksperimentalnih terapija kojima se pokušava liječiti ateroskleroza (npr. anti-interleukin-1β antitijela i anti-CD47 antitijela) usmjerene na stimuliranje fagocitoze, tog normalnog imunološkog mehanizma kojim naše vlastito tijelo otklanja i čisti raspadnute makrofage i druge čestice u plaku. No, takve terapije imaju visok potencijal neželjenog utjecaja na tjelesne procese obrane od infekcije, uzrokujući brojne nuspojave. Stoga se nova istraživanja usmjeravaju prema terapijskim metodama koje čiste plakove selektivno, bez općeg djelovanja na cijeli organizam i imunološke funkcije.

S miševa na ljude

Istraživački tim s MSU dizajnirao je specijalne nanočestice (profagocitne nanocjevčice) građene od jednoslojnog grafenskog ugljika, a ispunjene nanoterapijom specifičnom za makrofage (inhibitorom antifagocitne signalne osi CD47-SIRPα).  Te profagocitne nanocjevčice blokiraju djelovanje citokina u lezijskim makrofagima na način da se specifično nakupljaju u plaku, gdje otpuštaju inhibitorski lijek pokrećući proces fagocitoze, koja potom „jede“ i čisti nakupljeni plak.

Serija pokusa koja se za sada provedena na laboratorijskim miševima oboljelim od ateroskleroze pokazala je vrlo obećavajuće rezultate. "Otkrili smo način kako stimulirati makrofage da selektivno 'pojedu' upalne stanice koje uzrokuju aterosklerozu", izjavio je prof. Bryan Smith, voditelj Odjela za biomedicinski inženjering na MSU. "Pokazali smo da su nanomaterijali sposobni selektivno dostaviti terapiju do točno ciljanih stanica stanice."

Znanstvenici istraživačkog tima s MSU smatraju da su uspjeli izraditi učinkovit prototip visokoselektivne nanoterapije koja uspješno potiče fagocitozu aterosklerotskih plakova koji uzrokuju srčani udar. U nastavku svojeg rada planiraju testirati nanoterapiju koristeći veće životinjske modele, kao i pokuse na uzorcima ljudskog tkiva. Ukoliko se i taj korak u istraživanju pokaže uspješan, slijede klinički pokusi na ljudima – dragovoljcima.