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Il sistema di pletismografia per tutto il corpo di Tow-Int: Uno strumento chiave nella ricerca sulla fibrosi polmonare

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Lo studio ha utilizzato il sistema Whole Body Plethysmograph per condurre studi comparativi sulla funzione polmonare nei modelli murini

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Recentemente, il professor Yang Yang della Tongji University e il professore associato Fang Huapan della Xiamen University hanno pubblicato un documento di ricerca intitolato "Inhalable siRNA Targeting IL-11 Nanoparticles Significantly Inhibit Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis" sulla rivista ACS Nano.

Questo studio ha sviluppato un innovativo sistema inalabile di rilascio di small interfering RNA (siRNA), PEI-GBZA, composto da polietilenimina (PEI) a basso peso molecolare modificata con acido 4-guanidinobenzoico (GBZA). Questo sistema carica in modo efficiente il siRNA mirato all'IL-11 (siIL-11), formando nanoparticelle stabili grazie a interazioni multiple. Dopo l'inalazione, le nanoparticelle PEI-GBZA/siIL-11 si accumulano efficacemente nelle lesioni fibrotiche, inibiscono i processi patologici chiave, alleviano la fibrosi polmonare e presentano una tossicità sistemica trascurabile. Questa piattaforma è promettente come trattamento efficace per la fibrosi polmonare idiopatica (IPF) e altre malattie polmonari.

I ricercatori hanno preparato con successo le nanoparticelle PEI-GBZA/siIL-11 e hanno condotto studi sperimentali a più livelli per convalidare queste conclusioni da vari punti di vista.

1. Preparazione e caratterizzazione delle nanoparticelle di PEI-GBZA/siIL-11

I ricercatori hanno sintetizzato con successo PEI-GBZA tramite reazioni di condensazione ammidica e lo hanno mescolato con siRNA per formare nanoparticelle di PEI-GBZA/siRNA. Gli esperimenti hanno dimostrato che il PEI-GBZA ha incapsulato efficacemente il siRNA con rapporti di massa tra PEI-GBZA e siRNA pari o superiori a 1,25, con la massima efficienza di assorbimento cellulare osservata con un rapporto di 2,5:1. Dopo la nebulizzazione, le nanoparticelle hanno mantenuto stabili il potenziale zeta, le dimensioni delle particelle e la morfologia, raggiungendo un'elevata efficienza di incapsulamento del 91,8-92,6%. Il PEI-GBZA ha protetto efficacemente il siRNA dalla degradazione da parte della ribonucleasi (RNasi) ed è rimasto stabile in diversi ambienti di pH.
Nanoparticelle di A/siRNA

2. Soppressione della fibrosi polmonare in vitro mediante nanoparticelle PEI-GBZA/siIL-11

Utilizzando le nanoparticelle PEI-GBZA/siIL-11 preparate, i ricercatori hanno condotto esperimenti in vitro utilizzando fibroblasti embrionali di topo (MEF) e cellule epiteliali polmonari-12 di topo (MLE-12). I risultati hanno dimostrato che queste nanoparticelle hanno inibito significativamente la migrazione cellulare, ridotto la generazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e diminuito l'espressione dell'actina muscolare liscia α (α-SMA) e del collagene di tipo I alfa 1 (COL1A1), sopprimendo efficacemente la progressione della fibrosi polmonare.

3. Efficiente ritenzione delle nanoparticelle PEI-GBZA/siRNA inalate nel tessuto polmonare

Gli studi hanno confermato che PEI-GBZA/siIL-11 ha inibito efficacemente l'espressione di IL-11 in esperimenti cellulari, riducendo successivamente i livelli di α-SMA e COL1A1 e inibendo la migrazione cellulare. Ulteriori indagini sulla sua distribuzione nel tessuto polmonare di topo hanno rivelato che dopo l'inalazione nebulizzata, l'intensità della fluorescenza delle nanoparticelle di PEI-GBZA/siRNA è aumentata significativamente nel tessuto polmonare. Si sono accumulate principalmente nelle lesioni fibrotiche polmonari e sono state assorbite dalle cellule epiteliali polmonari, dalle cellule endoteliali e dalle cellule immunitarie. Contemporaneamente, gli esperimenti hanno dimostrato che le nanoparticelle PEI-GBZA/siIL-11 possedevano una buona biosicurezza.

4. Trattamento della fibrosi polmonare con nanoparticelle di PEI-GBZA/siIL-11

Per valutare l'efficacia terapeutica delle nanoparticelle di PEI-GBZA/siIL-11 è stato creato un modello murino di fibrosi polmonare indotta da bleomicina. I risultati hanno mostrato che queste nanoparticelle hanno ridotto efficacemente l'emorragia e la necrosi nel tessuto polmonare del topo, hanno abbassato i livelli di ROS, hanno diminuito l'espressione di α-SMA, COL1A1 e TGF-β1, hanno ridotto i livelli di idrossiprolina e di citochine infiammatorie sia nel tessuto polmonare che nel liquido di lavaggio broncoalveolare (BALF), hanno migliorato la funzione polmonare, hanno diminuito la deposizione di collagene e il collasso alveolare e hanno ridotto la proporzione di cellule infiammatorie come i neutrofili e i macrofagi, dimostrando eccellenti effetti antifibrotici.

Questo studio ha utilizzato il sistema Whole Body Plethysmograph sviluppato in modo indipendente da Tow-Int Technology per condurre studi comparativi sulla funzione polmonare nei modelli murini. Sono stati ottenuti una serie di parametri respiratori, come mostrato nella Figura 6 K-P: rapporto tempo inspiratorio/espiratorio (Ti/Te), frequenza del respiro, flusso espiratorio al 50% (EF50), Penh, picco di flusso inspiratorio (PIF) e picco di flusso espiratorio (PEF). Ciò ha fornito un solido supporto di dati per gli esperimenti.

riferimento】

Dong S, Fang H, Zhu J, et al. Nanoparticelle inalabili di siRNA mirate all'IL-11 inibiscono significativamente la fibrosi polmonare indotta dalla bleomicina. ACS Nano. 2025;19(2):2742-2758. doi:10.1021/acsnano.4c15130