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El sistema de pletismografía corporal Tow-Int: Una herramienta clave en la investigación de la fibrosis pulmonar

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El estudio utilizó el sistema Pletismógrafo de Cuerpo Entero para realizar estudios comparativos sobre la función pulmonar en los modelos de ratón

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Recientemente, el profesor Yang Yang, de la Universidad de Tongji, y el profesor asociado Fang Huapan, de la Universidad de Xiamen, publicaron un trabajo de investigación titulado "Inhalable siRNA Targeting IL-11 Nanoparticles Significantly Inhibit Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis" en la revista ACS Nano.

En este estudio se desarrolló un innovador sistema inhalable de administración de pequeños ARN de interferencia (siARN), PEI-GBZA, compuesto por polietilenimina (PEI) de bajo peso molecular modificada con ácido 4-guanidinobenzoico (GBZA). Este sistema carga eficazmente el ARNsi dirigido a la IL-11 (siIL-11), formando nanopartículas estables mediante interacciones múltiples. Tras su inhalación, las nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11 se acumulan eficazmente en las lesiones fibróticas, inhiben los procesos patológicos clave, alivian la fibrosis pulmonar y presentan una toxicidad sistémica insignificante. Esta plataforma es prometedora como tratamiento eficaz de la fibrosis pulmonar idiopática (FPI) y otras enfermedades pulmonares.

Los investigadores prepararon con éxito las nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11 y realizaron estudios experimentales a varios niveles para validar estas conclusiones desde diversos ángulos.

1. Preparación y caracterización de nanopartículas de PEI-GBZA/siIL-11

Los investigadores sintetizaron con éxito PEI-GBZA mediante reacciones de condensación de amidas y lo mezclaron con siRNA para formar nanopartículas de PEI-GBZA/siRNA. Los experimentos mostraron que la PEI-GBZA encapsulaba eficazmente el siARN en proporciones de masa de PEI-GBZA a siARN de 1,25 y superiores, observándose la mayor eficiencia de captación celular en una proporción de 2,5:1. Tras la nebulización, las nanopartículas mantuvieron estables el potencial zeta, el tamaño de partícula y la morfología, alcanzando una elevada eficiencia de encapsulación del 91,8 - 92,6%. La PEI-GBZA protegió eficazmente el siRNA de la degradación por la ribonucleasa (RNasa) y se mantuvo estable en diferentes entornos de pH.
Nanopartículas de A/ARNsi

2. Supresión de la fibrosis pulmonar in vitro mediante nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11

Con las nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11 preparadas, los investigadores realizaron experimentos in vitro con fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) y células epiteliales de pulmón de ratón-12 (MLE-12). Los resultados demostraron que estas nanopartículas inhibían significativamente la migración celular, reducían la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y disminuían la expresión de α-actina de músculo liso (α-SMA) y colágeno tipo I alfa 1 (COL1A1), suprimiendo así eficazmente la progresión de la fibrosis pulmonar.

3. Retención eficaz de nanopartículas inhaladas de PEI-GBZA/ARNsi en el tejido pulmonar

Los estudios confirmaron que PEI-GBZA/siIL-11 inhibía eficazmente la expresión de IL-11 en experimentos celulares, reduciendo posteriormente los niveles de α-SMA y COL1A1 e inhibiendo la migración celular. Otras investigaciones sobre su distribución en el tejido pulmonar de ratones revelaron que, tras la inhalación nebulizada, la intensidad de fluorescencia de las nanopartículas PEI-GBZA/siRNA aumentaba significativamente en el tejido pulmonar. Se acumulaban principalmente en las lesiones fibróticas pulmonares y eran absorbidas por las células epiteliales pulmonares, las células endoteliales y las células inmunitarias. Simultáneamente, los experimentos demostraron que las nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11 poseían una buena bioseguridad.

4. Tratamiento de la fibrosis pulmonar con nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11

Se estableció un modelo de ratón de fibrosis pulmonar inducida por bleomicina para evaluar la eficacia terapéutica de las nanopartículas PEI-GBZA/siIL-11. Los resultados mostraron que estas nanopartículas reducían eficazmente la hemorragia y la necrosis en el tejido pulmonar del ratón, disminuían los niveles de ROS, disminuían la expresión de α-SMA, COL1A1 y TGF-β1, reducían los niveles de hidroxiprolina y citoquinas inflamatorias tanto en el tejido pulmonar como en el líquido de lavado broncoalveolar (BALF), mejoraban la función pulmonar, disminuían la deposición de colágeno y el colapso alveolar, y reducían la proporción de células inflamatorias como neutrófilos y macrófagos, demostrando excelentes efectos antifibróticos.

En este estudio se utilizó el sistema Pletismógrafo de Cuerpo Entero desarrollado de forma independiente por Tow-Int Technology para realizar estudios comparativos de la función pulmonar en los modelos de ratón. Se obtuvieron una serie de parámetros respiratorios, como se muestra en la Figura 6 K-P: Relación Tiempo Inspiratorio/Expiratorio (Ti/Te), Frecuencia Respiratoria, Flujo Espiratorio al 50% (EF50), Penh, Pico de Flujo Inspiratorio (PIF) y Pico de Flujo Espiratorio (PEF). Esto proporcionó un sólido soporte de datos para los experimentos.

【Reference】

Dong S, Fang H, Zhu J, et al. Inhalable siRNA Targeting IL-11 Nanoparticles Significantly Inhibit Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis. ACS Nano. 2025;19(2):2742-2758. doi:10.1021/acsnano.4c15130