Nanoparticelle polimeriche per il direzionamento cerebrale: Rilascio di Zinco e studi preliminari

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1 Nanoparticelle polimeriche per il direzionamento cerebrale: Rilascio di Zinco e studi preliminari in vitro su cellule neuronali Lucia Bondioli Dipartimento di Scienze farmaceutiche Università di Modena e Reggio Emilia

2 Sindrome di Phelan-McDermid (Delezione 22q13) Sindrome da microdelezione cromosomica Cromosoma 22 Shank Zinco chiave per modulare velocemente la plasticità sinaptica in una situazione di alterazione morfologica dei contatti sinaptici Proteine strutturali post-sinaptiche sinapsi eccitatorie Amyloid beta protein-induced zinc sequestration leads to synaptic loss via dysregulation of the ProSAP2/Shank3 scaffold Grabrucker A. et al, Accepted for pubblication 2011 Disfunzione della proteina causa ritardi dello sviluppo mentale e fisico Presenza di Shank a livello post-sinaptico può essere modulata dalla presenza di Zinco

3 Standford and ULM_Project Sindrome di Phelan-McDermid Carenza di Zn 2+ a livello delle sinapsi Veicolazione di Zn 2+ in neuroni mediante NPs Incapsulazione di Zn 2+ Test in vitro su 3 tipologie cellulari HEK293 Neuroni Ippocampali di Ratto Cellule Gliali

4 SISTEMI NANOPARTICELLARI Nps vuote e non modificate, usate come controllo Size: 190±3 nm Zp: -13,8±0,3 mv Nanoparticelle targetizzate con il peptide g7 e non targetizzate Nps vuote modificate con il g7 Size: 217±3 nm Zp: -14,9±0,5 mv PLGA acido polilattico-co-glicolico Zn- Nps caricate con ZnSO3 e non modificate Size: 231 ±4 nm Zp: -4,4±0,1 mv Contenuto Zn 2+ : 2,6 mg/100 mg Nps Nanoparticelle targetizzate con il peptide g7 e non targetizzate, caricate con Zn 2+ Zn- Nps caricate con ZnSO3 e modificate con il g7 Size: 215 ±5 nm Zp: -5,6±0,6 ± mv Contenuto Zn 2+ : 2,8 mg/100 mg Nps 5% PLGA-Rodamina CD44-NPs Nps vuote modificate con l anticorpo CD44 Size: 217±3 nm Zp: -14,9±0,5 mv Nanoparticelle targetizzate con gli anticorpi NCAM1 e CD44 NCAM1-NPs Nps vuote modificate con l anticorpo NCAM1 Size: 217±3 nm Zp: -14,9±0,5 mv

5 Neuroni Glia Vitalità cellulare [Nps]= 625 µg/ml ; [ZN2+]= 250 µm Zn Zn Cellule trattate MAP2: marker neuronale Numero Cellule Cellule Non trattate DAPI DAPI DAPI DAPI MAP2 CTRL MAP2 MAP2 DAPI MAP2 Zn- MAP2 Zn-

6 Vitalità cellulare Numero Cellule Neuroni Glia [Nps]= 625 µg/ml

7 Zn- Zn- Valutazione della [Zn 2+ ] HEK293 [NPs]= 625µg/ml pari a [ZN 2+ ]= 250µM Neuroni CONC. INTRACELLULARE DI ZN2+ CONC. INTRACELLULARE DI ZN2+ CTRL Zn- Zn- 1d 1d Zn- Zn- 3d 3d Zn-P- NPs1d Zn-BBB- NPs1d Zn-P- NPs8d Zn-BBB- NPs8d

8 Colocalizzazione di NPs e Zn 2+ HEK293 [Nps ZN]= 625µg/ml ; [ZN 2+ ]= 250µM Neuroni Zn- Strutture vescicolari

9 Meccanismo di Internalizzazione Neuroni trattati con fluorescenti (Rodamina) Incubazione con FM1-43 (Marker di endocitosi) NPs e FM1-43 colocalizzano. NPs entrano nella cellula attraverso un meccanismo endocitotico Tosi et al, Nanomedicine (2011) 6(3),

10 Meccanismo di Internalizzazione Glia Neuroni ippocampali

11 Presenza del g7 sulla superficie NPs aumenta l interazione con le cellule neuronali Neuroni ippocampali

12 Anticorpi come DIREZIONANTI CD44 per direzionare verso le cellule gliali NCAM1 per direzionare verso i neuroni Selective Targeting CD44- NPs NCAM1- NPs Neuroni Glia Perfetta colocalizzazione di NCAM1e MAP2 MAP2 come marcatore per i neuroni GFAP come marcatore per le cellule gliali (astrociti) Anticorpi come MARCATORI

13 CD44- NPs NCAM1- NPs NPs modificate con Anticorpi specifici NCAM: Ab specifico per Neuroni CD44: Ab specifico per cellule gliali MAP2: marker neuronale; GFAP: marker gliale (astrociti)

14 Conclusione No significativa tossicità alla concentrazione utilizzata sono in grado di veicolare Zn 2+ in differenti tipi cellulari NPs Endocitosi: possibile meccanismo di internalizzazione Glicopeptide g7: aumenta interazione con le cellule Presenza Ab specifici: targeting selettivo

15 Prof. Forni Dr. Tosi Dr. Badiali Prof. Vandelli Dr. Ruozi Dr. Belletti Prof. Rivasi Dr. De Vita University of Standford and Ulm Dr. Grabrucker Dr. Garner Dr. Boeckers Grazie per l attenzione