Nanotargeted endothelial progenitor cells-secretome therapy through endovascular delivery for ischaemic stroke

Resum

L’ictus isquèmic segueix sent a dia d’avui una de les principals causes de mortalitat i discapacitat a nivell mundial. Així doncs, és essencial desenvolupar estratègies terapèutiques més enllà de la recanalització aguda. Tanmateix, la cerca de noves teràpies es veu limitada per l’elevada complexitat dels processos fisiopatològics derivats de l’ictus i pel repte que suposa l’arribada d’agents terapèutics al cervell. En aquest sentit, l’ús dels factors secretats per cèl·lules progenitores endotelials (secretoma d’EPCs) representa una estratègia prometedora per promoure la reparació neurovascular la qual estalviaria els riscos associats a les teràpies cel·lulars. Paral·lelament, la trombectomia mecànica per a la recanalització aguda després de l’ictus ha obert una nova possibilitat per administrar fàrmacs directament al cervell, i aquest abordatge podria millorar significativament gràcies a la nanomedicina. L’objectiu d’aquesta tesi doctoral ha estat augmentar l’arribada de fàrmacs al cervell per promoure la reparació neurovascular després de l’ictus isquèmic mitjançant l’administració intraarterial i el direccionament magnètic del secretoma d’EPCs en nanocàpsules polimèriques biocompatibles i biodegradables. Les nanocàpsules emprades per a aquest estudi han estat modificades per incorporar nanopartícules de ferro superparamagnètiques (SPIONs) i marcatges fluorescents per al seu direccionament magnètic i monitoratge mitjançant les tècniques d’imatge per ressonància magnètica i per fluorescència molecular, respectivament. L’estudi exhaustiu de la biodistribució d’aquestes nanocàpsules per mitjà de les tècniques esmentades ha demostrat, en un model d’ictus isquèmic en ratolins, que la ruta intraarterial en combinació amb el direccionament magnètic presenta un gran avantatge per augmentar de forma segura l’arribada al cervell. A més, s’ha observat l’acumulació de nanocàpsules a la regió cerebral infartada fins a una setmana després de l’administració, fet que afavoriria l’alliberament sostingut dels factors terapèutics encapsulats. Per altra banda, aquest treball ha demostrat, a través de l’estudi tant del contingut proteic total com de factors específics, la possibilitat d’encapsular aquest secretoma i preservar la seva funció pro-angiogènica un cop alliberat, tal com s’ha demostrat en models in vitro de cèl·lules endotelials. El present estudi demostra l’avantatge terapèutic de la implementació d’aquest abordatge nano-dirigit per a l’administració del secretoma d’EPCs, enfront de la teràpia lliure. Els resultats que es mostren aquí suggereixen que l’administració endovascular hiperaguda del secretoma d’EPCs, a la dosi testada, podria exacerbar el dany cerebral post-isquèmic, juntament amb una resposta neuro-inflamatòria incrementada i, per altra banda, promouria la formació de nous vasos sanguinis de manera ubiqua. En canvi, el tractament equivalent nano-dirigit permetria l’angiogènesi selectiva al teixit subjacent a l’infart sense els efectes nocius observats amb el tractament lliure. Com a pas previ cap a la translació de l’abordatge terapèutic proposat, s’han utilitzat porcs com a models d’animals grans amb cervells girencèfals (propers a l’humà) així com un model ex vivo de l’arbre vascular humà. Per una banda, s’ha pogut comprovar la seguretat de l’administració endovascular i la seva eficàcia per al nano-direccionament al cervell en porcs. Finalment, el direccionament de nanocàpsules administrades per via intraarterial i retenció amb camp magnètic també ha estat demostrat per l’ús en humans, en un model que simula l’anatomia i biodinàmica humanes. En conjunt, els resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral posicionen l’ús de nanocàpsules magnètiques per via intraarterial com una estratègia prometedora per augmentar l’arribada de fàrmacs de forma específica al cervell, com per exemple el secretoma d’EPCs. Aquesta estratègia es podria implementar en el context clínic actual, amb l’ús de la trombectomia mecànica.

Data del Ajut	17 de juny 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Rosell Novel, Anna (Director/a) & Montaner Villalonga, Juan Bernardo (Tutor/a)