Valutazione e caratterizzazione di un nanovettore per il trattamento selettivo della risposta proinfiammatoria gliale dopo lesione al midollo spinale

La lesione acuta al midollo spinale (LMS) rappresenta la principale causa di disabilità associata al midollo spinale. Può presentare diversi gradi di severità che portano alla parziale o totale perdita della funzionalità motoria e/o sensoriale al di sotto del livello del danno. La sua evoluzione fisiopatologico è rappresentata da una lesione primaria successiva al trauma meccanico dovuta a fenomeni di compressione, contusione e/o transezione del midollo spinale, che portano a degenerazione tissutale con fenomeni emorragici, ischemici, perdita neuronale/gliale ed ad un iniziale attivazione infiammatoria. Gli eventi neuropatologici successivi alla lesione primaria vengono definiti lesione secondaria (ulteriore infiammazione, degenerazione neuronale/gliale, demielinizzazione, formazione di cicatrici e mancata rigenerazione assonale), questo risulta essere il target terapeutico per il trattamento dei pazienti mielolesi. Tra gli eventi neuropatologici, la risposta infiammatoria sembra essere tra le più rilevanti nella progressione della lesione compromettendo ulteriormente il recupero motorio e sensoriale. In particolare, la risposta pro-infiammatoria reattiva della popolazione astrocitaria, insieme alla formazione di cicatrici tissutali ed all’inibizione della ricrescita assonale, sembrano avere un ruolo fondamentale nell’esito del danno. Purtroppo ad oggi non esistono trattamenti in grado di modulare la risposta astrocitaria in vivo, il cui trattamento selettivo in un quadro articolato come quello gliale risulta essere fondamentale per ottimizzare la risposta terapeutica su singole cellule in un strategia di medicina di precisione. Negli ultimi anni la bioingegneria ha permesso di sviluppare nuove strategie terapeutiche basate su nanovettori (nanoparticelle, NP). Queste risultano essere particolarmente interessanti per la loro capacità di essere internalizzate in modo selettivo da cellule del sistema nervoso centrale, in grado poi di rilasciare potenziali farmaci in modo graduale, oltre a ridurre effetti collaterali derivanti da trattamenti sistemici. In questo studio, il nostro gruppo ha sviluppato e caratterizzato un sistema a rilascio farmacologico controllato selettivo per la componente astrocitaria del midollo spinale basato su NP polimeriche (Nanogel). Nello specifico lo scopo di questa tesi è stato testare e caratterizzare la selettività di un nanovettore verso la componente astrocitaria del midollo spinale in vitro ed in vivo, e dimostrate la sua capacità di modulazione farmacologica. Esperimenti in vitro hanno dimostrata un tropismo più marcato del nanovettore verso la componente cellulare astrocitaria, mentre una ridotta quantità di NP è state rilevata nelle cellule microgliali, ma non in cellule neuronali. Alla successiva internalizzazione nel citoplasma i Nanogel vanno incontro a degradazione lisosomiale con il conseguente rilascio nel citoplasma dei composti caricati al suo interno dimostrandone la capacità di internalizzazione, degradazione e rilascio farmacologico in astrociti in cultura. Esperimenti in vivo ed ex vivo hanno dimostrato la validità’ del Nanogel come nanovettore, la cui internalizzazione avveniva quasi esclusivamente su cellule astrocitarie in un modello di lesione al midollo spinale murino. Una valutazione successiva delle capacità di modulazione farmacologica e’ stata portata a termine in vitro ed in vivo, dimostrando che un farmaco anti-infiammatorio come Rolipram quando somministrato mediante Nanogel è in grado di modulare la risposta infiammatoria della componente astrocitaria riducendo la produzione di specifiche molecole. In conclusione, questo studio ha posto le basi per un trattamento mirato alla risposta astrocitaria successiva alla lesione secondaria, la cui modulazione risulta fondamentale nell’evoluzione del danno e nel potenziale recupero funzionale in pazienti con lesione al midollo spinale.