Riassunto analitico
La diffusione della malattia neurodegenerativa di Parkinson sta crescendo costantemente, principalmente a causa della mancanza di trattamenti curativi. Attualmente, sono disponibili solo terapie palliative, probabilmente a causa delle sfide nel trasporto dei farmaci al cervello e della variabilità della patologia.
Recentemente, è stato preso in considerazione l'impiego di cellule staminali mesenchimali (MSC) immunomodulatrici in combinazione con il fattore neurotrofico derivato dalle linee cellulari gliali (GDNF) per il trattamento del morbo di Parkinson. Il GDNF mostra effetti neuroprotettivi e neurorestaurativi e la sua incapsulazione in nanoparticelle (NP) di poli(lattico-co-glicolico) (PLGA) garantisce una migliore regolazione del suo rilascio. Per somministrare efficacemente GDNF-NP e MSC, è necessario utilizzare un idrogel (HG), creando un ambiente simile a quello cerebrale che garantisca la sopravvivenza cellulare e migliori l'efficacia complessiva del sistema di somministrazione. Il progetto mira a convalidare l'efficacia di specifici componenti del sistema HG-NP-GDNF-MSC sulle cellule microgliali, principali mediatori della neuroinfiammazione nel morbo di Parkinson.
Le nanoparticelle sono state preparate utilizzando il metodo della doppia emulsione con il macchinario TROMS, che si è dimostrato una metodica efficace e riproducibile in termini di dimensioni, indice di polidispersione e potenziale zeta delle particelle ottenute. L'idrogel è stato formulato con acido ialuronico, funzionalizzato con β-ciclodestrina (CD) e adamantano (AD), mantenendo una concentrazione polimerica del 6% e un equilibrio stechiometrico tra AD e CD di 1:1.
Per valutare il potenziale immunomodulatore dei vari componenti, è stata utilizzata la linea cellulare microgliale murina (BV2). La reazione di Griess è stata utilizzata per valutare il rilascio di ossido nitrico da parte delle cellule BV2 quando esposte a lipopolisaccaride (LPS) e trattate con ciascun componente del sistema. Nel frattempo, la proliferazione cellulare sotto diversi trattamenti è stata misurata utilizzando il saggio MTS.
Studi sulle cellule BV2 hanno rivelato che le NP vuote non alterano la proliferazione cellulare né attivano la microglia. Il mezzo condizionato dalle MSC ha mostrato un effetto anti-infiammatorio, e l'HG ha agito come barriera protettiva nei confronti del sistema immunitario, confermando il suo potenziale utilizzo nel proteggere le MSC. I singoli componenti del sistema si sono dimostrati sicuri ed efficaci, risultando adatti per la creazione del sistema HG-NP-GDNF-MSC e per ulteriori sperimentazioni in vivo.
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Abstract
The prevalence of Parkinson’s neurodegenerative disease (PD) is constantly growing, primarily due to the lack of curative treatment. Only palliative treatments are available. This limitation is likely due to challenges in drug delivery to the brain and variability of the disease pathology.
Recently, there has been consideration of utilizing immunomodulatory mesenchymal stem cells (MSCs) in conjunction with glial cell line-derived factor (GDNF) for the treatment of Parkinson's disease. While GDNF exhibits neuroprotective and neurorestorative effects, its encapsulation in poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles (NPs) ensures better regulation of its release. To deliver GDNF-NPs and MSCs effectively, it is necessary to use a hydrogel (HG), creating a brain-like environment that guarantees cell survival and enhances the overall effectiveness of the delivery system. The project aims to validate the efficacy of specific components of the system (HG-NPs-GDNF-MSCs) on microglia cells, which are the primary mediators of neuroinflammation in PD.
The NPs were prepared using the double emulsion method with the Total recirculation one-machine system (TROMS), proven to be an effective and reproducible option in terms of size, polydispersion index, and zeta potential. The HG was formulated using hyaluronic acid (HA), functionalized with β-cyclodextrin (CD) and adamantane (AD), maintaining a polymer concentration of 6% and a stoichiometric balance between AD and CD of 1:1.
To assess the immunomodulatory potential of various components, the murine microglia cell line (BV2) was utilized. The Griess reaction was employed to evaluate the release of nitric oxide (NO) by BV2 cells when exposed to lipopolysaccharide (LPS) and treated with each component of the system. Meanwhile, cell proliferation under different treatments was measured using the MTS assay.
Studies on BV2 cells revealed that blank-NPs do not alter cellular proliferation or activate microglia. The mesenchymal stem cells-conditioned medium (CM) exhibited an anti-inflammatory effect, and the HG acted as a protective barrier against the immune system, confirming its potential use in shielding MSCs. The individual components of the system have proven to be both safe and effective. Consequently, they are suitable for composing the (HG-NPs-GDNF-MSCs) system and for subsequent in vivo experimentation.
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