Η πανδημία COVID-19 τόνισε τον καταστροφικό αντίκτυπο της οξείας φλεγμονής των πνευμόνων (ALI), η οποία αποτελεί μέρος του συνδρόμου οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας (ARDS) που είναι η κυρίαρχη αιτία θανάτου στον COVID-19. Μια πιθανή νέα οδός για τη διάγνωση και τη θεραπεία του ARDS προέρχεται από τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα ουδετερόφιλα – τα λευκά αιμοσφαίρια που είναι υπεύθυνα για την ανίχνευση και την εξάλειψη επιβλαβών σωματιδίων στο σώμα – διαφοροποιούν ποια υλικά πρέπει να προσληφθούν από την επιφανειακή δομή του υλικού και ευνοούν την πρόσληψη σωματιδίων που παρουσιάζουν «συσσώρευση πρωτεΐνης», σύμφωνα με νέα έρευνα από την Ιατρική Σχολή Perelman στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Τα ευρήματα δημοσιεύονται στο Νανοτεχνολογία Φύσης.

Οι ερευνητές ερεύνησαν πώς τα ουδετερόφιλα μπορούν να διαφοροποιήσουν τα βακτήρια που πρόκειται να καταστραφούν και άλλες ενώσεις στην κυκλοφορία του αίματος, όπως τα σωματίδια χοληστερόλης. Δοκίμασαν μια βιβλιοθήκη που αποτελείται από 23 διαφορετικά νανοσωματίδια που βασίζονται σε πρωτεΐνες σε ποντίκια με ALI, η οποία αποκάλυψε ένα σύνολο «κανόνων» που προβλέπουν την πρόσληψη από ουδετερόφιλα. Τα ουδετερόφιλα δεν προσλαμβάνουν συμμετρικά, άκαμπτα σωματίδια, όπως οι ιοί, αλλά προσλαμβάνουν σωματίδια που εμφάνιζαν «συσσώρευση πρωτεΐνης», τα οποία οι ερευνητές αποκαλούν νανοσωματίδια με συγκολλημένη πρωτεΐνη (NAPs).

«Θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε την υπάρχουσα λειτουργία των ουδετερόφιλων που εντοπίζει και εξαλείφει τους εισβολείς για να ενημερώσουμε πώς να σχεδιάσουμε ένα νανοσωματίδιο «Δούρειου ίππου» που θα λάβουν τα υπερδραστήρια ουδετερόφιλα και θα προσφέρουν θεραπεία για την ανακούφιση του ALI και του ARDS», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Jacob Myerson, Ph. D., μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Συστημικής Φαρμακολογίας και Μεταφραστικής Θεραπευτικής. «Για να φτιάξουμε όμως αυτό το σύστημα παροχής «Δούρειου ίππου», έπρεπε να καθορίσουμε πώς τα ουδετερόφιλα προσδιορίζουν ποια σωματίδια στο αίμα θα προσλάβουν».

Το ALI και το ARDS είναι απειλητικές για τη ζωή μορφές αναπνευστικής ανεπάρκειας με υψηλά ποσοστά νοσηρότητας και θνησιμότητας. Πριν από τον COVID-19, υπήρχαν 190.000 ετήσιες περιπτώσεις ARDS στις ΗΠΑ και 75.000 θάνατοι, με το ARDS να προκαλείται από πνευμονία, σήψη και τραύμα. Ωστόσο, ο COVID έχει αυξήσει τα κρούσματα ARDS σε εκατομμύρια. Όταν εμφανίζεται το ALI ή το ARDS, οι αερόσακοι του πνεύμονα στρατολογούν ουδετερόφιλα στους πνεύμονες προκειμένου να εξαλείψουν τα κυκλοφορούντα μικρόβια. Αυτή η διαδικασία αναγκάζει τα ουδετερόφιλα να απελευθερώνουν ενώσεις που επιδεινώνουν περαιτέρω τον τραυματισμό των πνευμόνων και βλάπτουν τους αερόσακους, με αποτέλεσμα οι ασθενείς να αναπτύσσουν χαμηλά επίπεδα οξυγόνου στο αίμα. Δυστυχώς, παρά τη σοβαρότητα του ALI/ARDS, δεν υπάρχει αποτελεσματικό φάρμακο για τον έλεγχό του και η θεραπεία επί του παρόντος επικεντρώνεται στην υποστήριξη των ασθενών ενώ οι πνεύμονες επουλώνονται φυσικά, αλλά αργά.

Για την αντιμετώπιση του ARDS και άλλων ιατρικά προβλήματα, ερευνητές στο Penn και αλλού έχουν χρησιμοποιήσει νανοσωματίδια για να συγκεντρώσουν φάρμακα σε τραυματισμένα ή άρρωστα όργανα. Τέτοια νανοσωματίδια χρησιμοποιούνται επίσης για γονιδιακή θεραπεία και ανοσοθεραπεία.

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι ενώ η ανάπτυξη βιώσιμων θεραπειών για το ALI/ARDS που χρησιμοποιούν νανοσωματίδια για την παροχή θεραπειών μέσω ουδετερόφιλων είναι πολύ μακριά, αυτή η έρευνα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση της κατάστασης και της λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος.

«Τώρα που προσδιορίσαμε ότι τα ουδετερόφιλα περιπολούν για νανοσωματίδια με τη συγκολλημένη πρωτεΐνη, το επόμενο βήμα μας είναι να καταλάβουμε πώς και γιατί άλλα μικρόβια, όπως οι ιοί, που είναι άκαμπτοι και συμμετρικοί, εξελίχθηκαν για να αποφύγουν ουδετερόφιλα», δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Jacob Brenner, MD, Ph.D., αναπληρωτής καθηγητής Πνευμονολογικής Ιατρικής στο Τμήμα Πνευμονικής, Αλλεργίας και Κριτικής Φροντίδας. «Με αυτή τη γνώση, μπορούμε να συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε αυτόν τον μοναδικό συνδυασμό επιστήμης υλικού και μηχανικής, για τη δημιουργία θεραπειών για συγκεκριμένες ασθένειες που στοχεύουν σε πιο προηγμένες και περίπλοκες παθολογίες».