NANOPARTICELLE POLIMERICHE PER IL DIREZIONAMENTO CEREBRALE: DELIVERY DI ZINCO E STUDI PRELIMINARI IN VITRO SU CELLULE NEURONALI

Alterazioni morfologiche e funzionali a livello delle sinapsi cerebrali sono caratteristiche di numerose patologie del sistema nervoso centrale (SNC), come ad esempio la sindrome di Phelan-McDermid (o sindrome da delezione 22q13). Tale patologia è correlata a ritardi dello sviluppo fisico e mentale a causa della delezione di un segmento distale del cromosoma 22, in cui è incluso il gene SHANK3 (un membro della famiglia Shank “multidomain scaffold proteins” della densità post-sinaptica) che svolge un ruolo significativo nella connessione dei neuroni [1]. Studi recenti hanno mostrato una stretta relazione tra la presenza di Zn2+ e l’organizzazione morfologica e strutturale delle sinapsi. Sebbene lo ione metallico sia in grado di modulare, nell’arco di pochi secondi, l’impalcatura strutturale creata dalle proteine, la sua somministrazione non può risolvere i sintomi della malattia non essendo in grado di oltrepassare la barriera ematoencefalica (BEE) per distribuirsi nel SNC.In questo studio viene riportato lo sviluppo di un nuovo sistema nanoparticellare (NPs) che si è rivelato promettente nel veicolare Zn2+ verso cellule neuronali di ratto; tale sistema è costituito da polilattico-co-glicolico (PLGA) coniugato con un ligando glicopeptidico che promuove l’attraversamento della barriera emato-encefalica [2-4] e la localizzazione nel SNC. Differenti preparazioni nanoparticellari caricate e non caricate con Zn2+ (sia modificate con il glicopeptide che non modificate) sono state testate sia su colture di fibroblasti (HEK293 Cells) che su cellule neuronali ippocampali di ratto. Gli esperimenti hanno confermato l’assenza di tossicità del vettore anche a concentrazioni superori a quelle utilizzate per veicolare lo Zn2+ e la capacità delle NPs di promuovere un efficace rilascio dello ione a livello intracellulare. I dati raccolti hanno permesso altresì di formulare ipotesi riguardo al meccanismo di internalizzazione. A tale scopo è stato valutato il destino di NPs marcate (rodamina) in seguito all’incubazione con cellule neuronali (anch’esse trattate con FM1-43, marker utilizzato per il monitoraggio delle vescicole endocitotiche). La colocalizzazione del marker FM1-43 con le NPs, supporta l’ipotesi di avventa internalizzazione delle NPs mediante un meccanismo endocitotico, potenziato altresì dalla presenza del glicopeptide sulla superficie del vettore.Gli studi di rilascio condotti in vitro hanno dimostrato che lo ione incapsulato viene completamente e gradualmente rilasciato in circa 3 settimane. L’aumento di Zn2+ osservato all’interno delle cellule può pertanto essere dovuto ad un aumento dello Zn2+ extracellulare o al rilascio dello stesso da NPs endocitate.La modifica della superficie nanoparticellare con anticorpi diretti verso epitopi extracellulari presenti su cellule neuronali (NCAM1) e cellule gliali (CD44), ha migliorato la selettività e la direzionabilità del sistema (drug targeting).[1] Knight SJ, Flint J (2004). Methods Cell Biol. 75: 799–831.[2] Costantino L, Gandolfi F, Tosi G, Rivasi F, Vandelli MA, (2005). J Control Release. 108: 84–96.[3] Vergoni AV, Tosi G, Tacchi R, Vandelli MA, Bertolini A, Costantino L (2009). Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 5:369-377. [4] Tosi G, Fano RA, Badiali L, Benassi R, Rivasi F, Ruozi B, Forni MA, Vandelli MA (2011), Nanomedicine UK. 6: 423-436.