Forhindrer dødbringende hjerteblokeringer med organiske nanopartikler

Kardiovaskulær sygdom, som dræber en australier hvert 12. minut, er forårsaget af en hærdning af arterierne på grund af unormale aflejringer af fedt og kolesterol (kendt som plak) i arteriens indre beklædning; en proces kendt som åreforkalkning. Når plakaflejringer brister, dette kan forårsage hjerteanfald og slagtilfælde. Men hvad hvis pladen kunne forhindres i at briste ved hjælp af mikroskopiske nanopartikler?

Det er potentialet i spændende nye organiske nanopartikler, der først blev udviklet i Canada til kræftdiagnose og behandling. Nu, forskere ved Center for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) undersøger, hvordan disse nanopartikler kan bruges til at identificere og afvæbne ustabile plakaflejringer.

"Disse partikler er blevet brugt til at opdage og behandle tumorer, men vi formoder, at de kan bruges til vaskulær sundhed, til påvisning og behandling af åreforkalkning, " sagde Victoria Nankvell, en ph.d. studerende ved CNBP partnerorganisation, South Australian Health and Medical Research Institute, i Adelaide. "Der er nogle unikke egenskaber ved denne nanopartikel, der gør den velegnet til at målrette nøgleceller i åreforkalkning, såsom makrofager, en nøglecelletype fundet i aterosklerotisk plak."

Makrofager er en type hvide blodlegemer i immunsystemet, der opsluger og fordøjer celleaffald og fremmedlegemer, såsom mikrober. Makrofager, i særdeleshed, producere små proteiner, kendt som cytokiner, der fremmer inflammatoriske immunresponser, at forstørre pladen og gøre den mere tilbøjelig til at briste.

Når pladen er sprængt, dette fører til blokeringer i blodkarrene, der føder hjertet, forårsager et hjerteanfald; eller kar, der føder hjernen, forårsager et slagtilfælde.

De nye nanopartikler, kendt som porfysomer, er organiske nanopartikler opfundet af Prof Gang Zheng, en partner investigator af CNBP baseret på University of Toronto's University Health Network. Bruges til at opdage og nøjagtigt kortlægge kræfttumorer, de kan også let spores med svagt lys fluorescens og har store kerner, som kan fyldes med lægemidler og andre midler.

Porfysomer er baseret på et protein, der findes i højdensitetslipoproteiner, eller HDL'er, kendt som "godt kolesterol". HDL'er er kendt for at begrænse de inflammatoriske processer, der ligger til grund for åreforkalkning, ved at afbryde plakdannelse på flere vigtige stadier.

Dr. Christina Bursill, CNBP's chefforsker af vaskulær sundhed baseret på University of Adelaide node, og Nankivells vejleder, havde en anelse porfysomer kan også have anti-inflammatoriske virkninger i åreforkalkning. Hun startede et samarbejde med Prof Zhengs gruppe for at afprøve ideen. Og hun havde ret.

"Vi har nu vist i kultur, at porfysomer har antiinflammatoriske virkninger i aterosklerotiske plaques, " sagde Nankvell. "Når vi stimulerer makrofager med en inflammatorisk stimulus, disse partikler reducerer det inflammatoriske respons i disse makrofager.

"Vi har også vist, at partiklerne kan øge fjernelsen af ​​kolesterol fra makrofager - det er noget, som HDL også gør, " tilføjede hun. "Vi ved ikke helt, hvad det er ved porfysomerne, der gør det anti-inflammatorisk, så det vil vi gerne undersøge nærmere."

Porfysomer kan også bære kortlivede radioaktive nuklider til ekstremt nøjagtig sporing. Derfor, Bursills holdplaner bruger dem til at opdage og spore udviklingen af ​​åreforkalkning hos mus, at forstå, hvordan nanopartiklerne har deres virkning. For det, de samarbejder med Baker Heart and Diabetes Institute i Melbourne, som har opdrættet forsøgsmus, der kan induceres til at udvikle åreforkalkning, der ligner den plaque-ustabilitet, der fører til plaksprængning hos mennesker.