Os gla³bulos vermelhos fazem mais do que transportar oxigaªnio dos pulmaµes para os órgãos: eles também ajudam o corpo a combater infecções, capturando patógenos em suassuperfÍcies, neutralizando-os e apresentando-os a s células imunola³gicas do baa§o e do fa­gado. Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada de Harvard e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (SEAS) aproveitou essa capacidade inata de construir uma tecnologia de plataforma que usa gla³bulos vermelhos para fornecer anta­genos para a apresentação de anta­genos. células (APCs) no baa§o, gerando uma resposta imune. Esta abordagem diminuiu com sucesso o crescimento de tumores cancera­genos em camundongos e também poderia ser usada como adjuvante biocompata­vel para uma variedade de vacinas. A tecnologia, chamada de imunização direcionada a eritra³citos (EDIT), foi relatada esta semana em PNAS .

"O baa§o éum dos melhores órgãos do corpo a ser alvejado ao gerar uma resposta imune, porque éum dos poucos órgãos onde os gla³bulos vermelhos e brancos interagem naturalmente", disse o autor saªnior Samir Mitragotri, Ph.D., Membro do corpo docente da Wyss Core, que também éprofessor de bioengenharia da Hiller e professor de engenharia biologicamente inspirada da Hansaser Wyss no SEAS. "A capacidade inata dos gla³bulos vermelhos de transferir patógenos ligados a s células do sistema imunológico foi descoberta apenas recentemente, e este estudo abre as portas para uma sanãrie empolgante de desenvolvimentos futuros no campo do uso de células humanas no tratamento e prevenção de doena§as".

Usar os gla³bulos vermelhos como vea­culos de entrega de medicamentos não éuma ideia nova, mas a grande maioria das tecnologias existentes tem como alvo os pulmaµes, porque sua densa rede de capilares faz com que as cargas se desprendam dos gla³bulos vermelhos enquanto se espremem nos pequenos vasos. A equipe de pesquisa de Mitragotri primeiro precisou descobrir como fazer com que os anta­genos grudem nos gla³bulos vermelhos com força suficiente para resistir ao corte e alcana§ar o baa§o.

Eles revestiram nanoparta­culas de poliestireno com ovalbumina, uma protea­na antigaªnica conhecida por causar uma resposta imunola³gica leve, e as incubaram com gla³bulos vermelhos de camundongos. A proporção de 300 nanoparta­culas por canãlula sanguínea resultou no maior número de nanoparta­culas ligadas a s células, retenção de cerca de 80% das nanoparta­culas quando as células foram expostas ao estresse de cisalhamento encontrado nos capilares pulmonares e expressão moderada de uma molanãcula lipa­dica chamada fosfatidil serina (PS) nas membranas das células.

"Um altonívelde PS nos gla³bulos vermelhos éessencialmente um sinal de 'coma-me' que os faz digeridos pelo baa§o quando estãoestressados ​​ou danificados, o que quera­amos evitar. Espera¡vamos que uma quantidade menor de PS fosse sinaliza temporariamente 'me avise' aos APCs do baa§o, que ocupariam as nanoparta­culas revestidas de anta­geno dos gla³bulos vermelhos sem que as próprias células fossem destrua­das ", disse Anvay Ukidve, estudante de pós-graduação no laboratório Mitragotri e co-primeiro autor do papel.

Para testar essa hipa³tese, a equipe injetou gla³bulos vermelhos revestidos com suas nanoparta­culas em ratos e depois rastreou onde eles se acumulavam em seus corpos. 20 minutos após a injeção, mais de 99% das nanoparta­culas foram removidas do sangue dos animais e mais nanoparta­culas estavam presentes nos baa§os do que nos pulmaµes. O maior acaºmulo de nanoparta­culas no baa§o persistiu por até24 horas e o número de gla³bulos vermelhos EDIT na circulação permaneceu inalterado, mostrando que os gla³bulos vermelhos entregaram com sucesso suas cargas ao baa§o sem serem destrua­dos.

Tendo confirmado que suas nanoparta­culas foram entregues com sucesso ao baa§o in vivo, os pesquisadores avaliaram em seguida se os anta­genos nassuperfÍcies das nanoparta­culas induziam uma resposta imune. Os ratos foram injectados com EDIT uma vez por semana durante três semanas e depois as suas células do baa§o foram analisadas. Os ratos tratados exibiram 8 vezes e 2,2 vezes mais células T exibindo o anta­geno de ovalbumina entregue do que os ratos que receberam nanoparta­culas "livres" ou não foram tratadas, respectivamente. Os ratos tratados com EDIT também produziram mais anticorpos contra a ovalbumina no sangue do que qualquer um dos outros grupos de ratos.

Para verificar se essas respostas imunes induzidas por EDIT poderiam prevenir ou tratar doena§as, a equipe repetiu a injeção profila¡tica de EDIT por três semanas em ratos e depois as inoculou com células de linfoma que expressavam ovalbumina em suassuperfÍcies. Os camundongos que receberam EDIT tiveram um crescimento tumoral três vezes mais lento em comparação com o grupo controle e o grupo que recebeu nanoparta­culas livres, e tiveram um número mais baixo de células cancera­genas via¡veis. Este resultado aumentou significativamente a janela de tempo durante o qual o tumor poderia ser tratado antes dos ratos sucumbirem a  doena§a.

"O EDIT éessencialmente uma plataforma de vacina sem adjuvante. Parte da razãopela qual o desenvolvimento da vacina hoje leva tanto tempo éque adjuvantes estrangeiros entregues junto com um anta­geno precisam passar por um teste cla­nico de segurança completo para cada nova vacina", disse Zongmin Zhao, Ph.D., bolsista de pa³s-doutorado no laboratório Mitragotri e co-primeiro autor do artigo. "Os gla³bulos vermelhos foram transfundidos com segurança nos pacientes por séculos, e sua capacidade de melhorar as respostas imunola³gicas pode torna¡-los uma alternativa segura aos adjuvantes estrangeiros, aumentando a eficácia das vacinas e a velocidade de criação das vacinas".

A equipe continua trabalhando para entender exatamente como uma resposta imune especa­fica ao anta­geno apresentada pelo EDIT égerada pelas APCs do baa§o e planeja testa¡-la com outros anta­genos além da ovalbumina. Eles esperam usar esse insight adicional para impulsionar sua busca pelo (s) cena¡rio (s) cla­nico (s) ideal (is) para a tecnologia.

"O corpo humano éum tesouro de soluções elegantes para problemas de saúde e, embora a medicina tenha percorreu um longo caminho para entender esses mecanismos, ainda estamos nos esta¡gios iniciais de poder aproveita¡-los para melhorar a duração e a qualidade da vida humana. "Esta pesquisa éum passo emocionante em direção a esse objetivo e pode mudar drasticamente a forma como as respostas imunola³gicas são moduladas nos pacientes", disse o diretor fundador do Wyss Institute, Donald Ingber, MD, Ph.D., que também éo professor de Vascular Judah Folkman. Biologia na Harvard Medical School e no Hospital Infantil de Boston e Professor de Bioengenharia no SEAS.