Se sintetizan nuevas nanopartículas de quitosano que mimetizan la pared de neumococo para su potencial desarrollo terapéutico

Un nuevo artículo publicado en Carbohydrate Polymers y dirigido por el Dr. Pedro García (Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, CSIC) y la Dra. María Rosa Aguilar (Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, CSIC) describe la síntesis de nanopartículas de quitosano (ChiNPs) derivatizadas con grupos dietilaminoetilo (ChiDENP) como primer paso para su encapsulación enzimática y liberación controlada.

Las (endo) lisinas fágicas son enzimas que rompen el peptidoglicano bacteriano al final del ciclo lítico. Cuando estas lisinas se añaden exógenamente matan las bacterias susceptibles y, por tanto, se denominan enzibióticos. El interés actual en este campo de investigación se dirige hacia la formulación de distintos enzibióticos en los que se potencian determinadas propiedades relevantes para aplicaciones clínicas, tales como su biodisponibilidad o tiempo de vida media in vivo.

Estos nuevos enzibióticos pertenecen a la llamada "tercera generación" y en este artículo se combinan lisinas con alta actividad y especificidad contra neumococo y biomateriales específicamente diseñados para interaccionar y liberar de forma controlada el enzibiótico.

Sobre la base de la estructura de superficie de Streptococcus pneumoniae, conteniendo residuos de colina que sirven como anclaje para proteínas de unión a colina (CBPs) fisiológicamente relevantes, Vazquez et al. sintetizaron un nuevo polímero a base de quitosano, que se derivatizó con residuos de dietilaminoetanol (DEAE), que actúa como análogo estructural y funcional de colina. Estas nanopartículas (ChiDENPs) pueden unirse específicamente a las CBPs.

El trabajo muestra que el tratamiento de cultivos de neumococo con ChiDENPs provoca el encadenamiento de las células bacterianas debido a la inhibición competitiva de las CBPs responsables de la separación de las células hijas. Además, se ha demostrado que esas células encadenadas se pueden eliminar mejor mediante fagocitosis, lo que podría constituir una aproximación alternativa no lítica para combatir las infecciones neumocócicas.

Por otra parte, las ChiDENPs también fueron capaces de unirse a enzibióticos que unen colina, como la enzima quimérica Cpl-711, para dar lugar a ChiDENPs-711. Se ha demostrado que estas nanopartículas cargadas con Cpl-711 liberan dicha enzima de manera sostenible, a 37° C, en un período de 3 horas. Este lapso de tiempo tiene el potencial de aumentar la vida media sistémica in vivo de las lisinas, que está en el rango de 20 a 60 minutos. Experimentos adicionales también han demostrado que la enzima liberada conservaba la actividad bactericida contra S. pneumoniae.

En resumen, este estudio ha puesto de manifiesto el potencial de las ChiDENPs para usarse como un antimicrobiano en sí mismo, o como una estructura para la producción de productos antimicrobianos avanzados, basada en su semejanza estructural con las paredes celulares de neumococo.

Los grupos que han participado en este trabajo en colaboración pertenecen a CIBERES (Dr. Pedro García) y CIBERBBN (Dra. María Rosa Aguilar).

Referencia: DEAE-chitosan nanoparticles as a pneumococcus-biomimetic material for the development of antipneumococcal therapeutics. Roberto Vázquez, Francisco J. Caro-León, Alberto Nakal, Susana Ruiz, Carmen Doñoro, Luis García, Blanca Vázquez-Lasa, Julio San Román, Jesús Sanz, Pedro García, and María Rosa Aguilar (2021) Carbohydrate Polymers. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118605.