Nanoparticelle superparamagnetiche per aumentare efficienza dei vaccini a DNA

Ultimamente stanno girando video che ritraggono vaccinati che evidenziano un presunto fenomeno magnetico nella zona in cui avrebbero ricevuto la dose del vaccino anti Covid. Nei video, riscontrati online dove vengono usate diverse calamite o monetine di vario genere, viene messo sotto accusa il prodotto Pfizer.

Spulciando in rete per capire se il fenomeno può avere qualche base scientifica ci siamo imbattuti in alcuni studi scientifici pubblicati su PubMed, davvero molto interessanti anche se ai più potrà sembrare incomprensibile è bene leggerle certe cose. A voi le domande che è lecito porsi dopo aver saputo che tipo di vaccini Covid siano stati studiati e a base di cosa potrebero essere quelli somministrati attualmente o somministrati in futuro.

PRIMA PUBBLICAZIONE

Consegna di nanoparticelle superparamagnetiche del vaccino a DNA

L’efficienza della somministrazione dei vaccini a DNA è spesso relativamente bassa rispetto ai vaccini proteici. L’uso di nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche (SPION) per fornire geni tramite magnetofection mostra la promessa di migliorare l’efficienza della consegna genica sia in vitro che in vivo. 

In particolare, la durata della trasfezione genica specialmente per l’applicazione in vitro può essere significativamente ridotta dalla magnetofection rispetto al tempo necessario per ottenere un’elevata trasfezione genica con protocolli standard. 

Gli SPION che sono stati resi stabili in condizioni fisiologiche possono essere utilizzati sia come agenti terapeutici che diagnostici grazie alle loro caratteristiche magnetiche uniche.  Le caratteristiche preziose delle nanoparticelle di ossido di ferro nelle bioapplicazioni includono uno stretto controllo sulla loro distribuzione dimensionale, proprietà magnetiche di queste particelle, e la capacità di trasportare particolari biomolecole a target specifici. 

L’interiorizzazione e l’emivita delle particelle all’interno del corpo dipendono dal metodo di sintesi. Sono stati utilizzati numerosi metodi di sintesi per produrre nanoparticelle magnetiche per bioapplicazioni con diverse dimensioni e cariche superficiali. Il metodo più comune per sintetizzare particelle di magnetite Fe3O4 di dimensioni nanometriche in soluzione è la coprecipitazione chimica di sali di ferro. Il metodo di coprecipitazione è una tecnica efficace per preparare dispersioni acquose stabili di nanoparticelle di ossido di ferro. 

Descriviamo la produzione di SPION a base di Fe3O4 con valori di magnetizzazione elevati (70 emu / g) inferiori a 15 kOe del campo magnetico applicato a temperatura ambiente, con rimanenza 0,01 emu / g tramite un metodo di coprecipitazione in presenza di citrato trisodico come stabilizzante. 

SECONDA PUBBLICAZIONE

Nanoparticelle superparamagnetiche per la somministrazione efficace del vaccino a DNA contro la malaria

Spesso si osserva una bassa efficienza nella somministrazione di vaccini a DNA. L’uso di nanoparticelle superparamagnetiche (SPION) per fornire geni tramite magnetofection potrebbe migliorare l’efficienza di trasfezione e indirizzare il vettore alla sua località desiderata. 

Qui, la magnetofection è stata utilizzata per migliorare la somministrazione di un vaccino a DNA contro la malaria che codifica per la proteina di superficie del merozoite Plasmodium yoelii MSP1 (19) (VR1020-PyMSP1 (19)) che svolge un ruolo critico nell’immunità del Plasmodium. 

Il DNA plasmidico (pDNA) contenente il frammento carbossilico-terminale 19-kDa associato alla membrana della proteina di superficie 1 del merozoite (PyMSP1 (19)) è stato coniugato con nanoparticelle superparamagnetiche rivestite con polimero polietilenimmina (PEI), con diverso rapporto molare tra azoto PEI e fosfato di DNA . Abbiamo riportato gli effetti dei valori di pH di complessazione SPIONs-PEI sulle proprietà delle particelle risultanti, inclusa la loro capacità di condensare il DNA e l’espressione genica in vitro. Abbassando inizialmente il valore del pH dei complessi SPIONs-PEI a 2.0, la dimensione dei complessi è diminuita poiché il PEI conteneva un gran numero di gruppi amminici che sono diventati sempre più protonati in condizioni acide, con la repulsione elettrostatica che induce una minore aggregazione. 

L’ulteriore riaggregazione è stata prevenuta quando i pH dei complessi sono stati aumentati rispettivamente a 4,0 e 7,0 prima dell’aggiunta del DNA. I complessi SPION / PEI a pH 4.0 hanno mostrato una migliore capacità di legame con il pDNA contenente il gene PyMSP1 (19) rispetto a quelli a pH neutro, nonostante le differenze trascurabili nelle dimensioni e nella carica superficiale dei complessi.

Questo studio ha indicato che la capacità di proteggere le molecole di DNA a causa della struttura del polimero a pH acido potrebbe aiutare a migliorare l’efficienza di trasfezione. L’efficienza di trasfezione della nanoparticella magnetica come vettore per il vaccino a DNA della malaria in vitro in cellule eucariotiche, come indicato tramite l’espressione di PyMSP1 (19), è stata significativamente migliorata sotto l’applicazione del campo magnetico esterno, mentre la citotossicità era paragonabile al reagente non virale di riferimento (Lipofectamine 2000).

TERZA PUBBLICAZIONE

Potenziale tossicità delle nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche (SPION)

Breve Estratto

Le nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche (SPION) vengono ampiamente utilizzate per varie applicazioni biomediche, ad esempio la risonanza magnetica, la somministrazione mirata di farmaci o geni e nell’ipertermia. Sebbene i potenziali benefici di SPION siano considerevoli, vi è una chiara necessità di identificare qualsiasi potenziale danno cellulare associato a queste nanoparticelle. Oltre a concentrarsi sulla citotossicità, il determinante di tossicità più comunemente usato a seguito dell’esposizione a SPION, questa recensione menziona anche l’importanza di studiare le sottili alterazioni cellulari sotto forma di danno al DNA e stress ossidativo. Esaminiamo gli studi attuali e discutiamo come SPION, con o senza rivestimento superficiale diverso, possa causare perturbazioni cellulari inclusa la modulazione del citoscheletro di actina, alterazione nei profili di espressione genica, disturbi dell’omeostasi del ferro e risposte cellulari alterate come l’attivazione delle vie di segnalazione e la compromissione della regolazione del ciclo cellulare. Vengono inoltre affrontate l’importanza dell’interazione proteina-SPION e varie considerazioni sulla sicurezza relative all’esposizione a SPION.

Le nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche (SPION), le uniche nanoparticelle di ossido di metallo (NP) clinicamente approvate, possiedono un immenso potenziale in un’ampia varietà di applicazioni biomediche come la risonanza magnetica (MRI), la somministrazione mirata di farmaci o geni, l’ingegneria dei tessuti, la distruzione mirata del tessuto tumorale attraverso ipertermia, trasfezioni magnetiche, rilevamento del ferro, terapia chelante e ingegneria dei tessuti. Gli agenti SPION hanno una proprietà unica di superparamagnetismo che conferisce vantaggi come la generazione di calore in campi magnetici alternati; o la capacità di essere guidati verso un tessuto o un organo specifico da un campo magnetico esterno. Questa proprietà è quindi fondamentale per lo sfruttamento di SPIO in molte delle applicazioni tecnologiche e biomediche sopra menzionate.

Comuni a tutte le NP, SPION sono associati a caratteristiche fisico-chimiche uniche, come le dimensioni dei nanometri e un ampio rapporto tra area superficiale e massa che facilitano anche nuove applicazioni. D’altra parte, le stesse proprietà su nanoscala (ad es. Ampia area superficiale accoppiata con una maggiore reattività, maggiore propensione a diffondersi attraverso le membrane biologiche e le barriere tissutali dovute alle dimensioni nanometriche possono causare stress cellulare) possono potenzialmente indurre citotossicità che può manifestarsi alterando le funzioni dei principali componenti della cellula, vale a dire mitocondri, nucleo e DNA. Infatti, l’esposizione a SPION è stata associata a significativi effetti tossici come infiammazione, formazione di corpi apoptotici, alterata funzione mitocondriale (MTT), perdita di membrana della lattato deidrogenasi (dosaggio LDH), generazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), aumento della micronuclei (indicatori di danno cromosomico grossolano; una misura di genotossicità) e condensazione cromosomica.

Fig. 1.  Tossicità cellulare indotta da SPION. L’esposizione a SPION potrebbe potenzialmente portare a effetti collaterali tossici come perdita dalla membrana della lattato deidrogenasi, alterazione della funzione mitocondriale, infiammazione, formazione di corpi apoptotici, condensazione cromosomica, generazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e danni al DNA.

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.3402/nano.v1i0.5358