Er bestaan ​​belangrijke biologische verschillen tussen mannen en vrouwen - tot op celniveau. Onderzoekers van Brigham and Women's Hospital en collega's van Stanford University, McGill University en de Universiteit van Californië, Berkeley wilde bepalen of verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke cellen van invloed kunnen zijn op hoe goed cellen nanodeeltjes opnemen - een belangrijk vehikel voor beeldvorming en gerichte toepassingen voor medicijnafgifte. Het team toonde aan dat celgeslacht de cellulaire opname van nanodeeltjes aanzienlijk beïnvloedde en ontdekte dat cellen van mannen en vrouwen anders reageerden op herprogrammeringstechnieken die werden gebruikt om het vermogen van de cellen om te differentiëren in een grotere verscheidenheid aan celtypen te verbeteren. hun resultaten, deze week gepubliceerd in ACS Nano , kan onderzoekers helpen om nanomedicijnen veiliger en effectiever te produceren die rekening houden met seks.

"Ondanks enorme inspanningen op het gebied van nanogeneeskunde, minder nanodeeltjestechnologieën dan verwacht hebben klinische proeven gehaald. De reden achter deze grote kloof tussen de inspanningen en de succesvolle klinische vertaling is, althans gedeeltelijk, vanwege het bestaan ​​van verschillende factoren die over het hoofd worden gezien op de nanobio-interface." zei co-corresponderende auteur Morteza Mahmoudi, doctoraat, een instructeur in het Centrum voor Nanogeneeskunde en Afdeling Anesthesiologie bij BWH. "In de afgelopen tien jaar het centrale doel van mijn onderzoek was gericht op het vinden en introduceren van over het hoofd geziene factoren op de nanobio-interfaces om deze bench-to-clinic kloof te minimaliseren, wat een manier zou kunnen zijn om succesvolle klinische vertaling van nanodeeltjes te versnellen. Verschillende reacties van mannelijke en vrouwelijke cellen op exact hetzelfde type en dezelfde concentratie nanodeeltjes is de laatste factor die we hebben gevonden over het hoofd gezien."

Mahmoudi en zijn collega's identificeerden eerder verschillende anderen die over het hoofd werden gezien biologische factoren die lijken bij te dragen aan discrepanties die worden waargenomen tussen resultaten in het laboratorium en in de kliniek, inclusief het belang van gepersonaliseerde geneeskunde op de nanobio-interfaces, celtype, celvorm, en incubatietemperatuur. Om te begrijpen of celgeslacht een extra belangrijke factor kan zijn die de resultaten beïnvloedt, het team incubeerde nanodeeltjes met menselijke vruchtwaterstamcellen (hAMSC's) die werden geëxtraheerd uit de vruchtwaterlaag van de placenta die aan mannelijke en vrouwelijke foetussen was bevestigd. Ze ontdekten dat vrouwelijke cellen een significant hogere opname van nanodeeltjes hadden dan mannelijke cellen.

In het lichaam, cellen zijn overspoeld met een breed scala aan biomoleculen, waaronder paracriene factoren, dat zijn kleine eiwitten die kunnen interageren met het oppervlak van nanodeeltjes. Het team ontdekte dat paracriene factoren varieerden tussen mannelijke en vrouwelijke cellen:van de 63 gemeten paracriene factoren, 14 vertoonden grote verschillen. Deze verschillen kunnen de biologische identiteit van nanodeeltjes beïnvloeden en zo hun interactie met de cellen veranderen. Afgezien van de variatie van paracriene factoren tussen mannelijke en vrouwelijke cellen, vond het team ook belangrijke verschillen in organisatie, distributie en morfologie van actinefilamenten in mannelijke en vrouwelijke hAMSC's. Deze filamenten werken als kleine ranken die zich om deeltjes wikkelen en ze verzwelgen.

"Deze verschillen kunnen een kritische impact hebben op de toediening van nanodeeltjes, " zei Mahmoudi. "Als nanodeeltjes een medicijn dragen om af te leveren, verschillende opname kan verschillende therapeutische werkzaamheid en andere belangrijke verschillen betekenen, zoals veiligheid, in klinische gegevens."

hAMSC's kunnen in een nog robuustere stamceltoestand worden gebracht met behulp van een Sendai-virus om sleutelfactoren aan de kern af te leveren. Deze herprogrammeringstechniek is vrij gebruikelijk in de stamcelbiologie, maar het onderzoeksteam ontdekte dat zelfs deze benadering wordt beïnvloed door verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke cellen. waarbij vrouwelijke cellen negen keer sneller reageren dan mannelijke cellen.

Het team testte ook de absorptie van nanodeeltjes voor andere soorten menselijke cellen, waaronder fibroblasten van donoren van oudere leeftijd en vonden significante verschillen. interessant, het team ontdekte dat mannelijke fibroblastcellen een hogere opname hadden dan vrouwelijke fibroblastcellen. Ze zagen ook verschillen in de vorm van de mitochondriën van de cellen en de structuur van het endoplasmatisch reticulum, naast andere verschillen.

"Wat we zien is dat celtype ook van cruciaal belang zal zijn. Als we proberen een chemotherapeutisch medicijn af te leveren, het celtype waarop we ons richten en het geslacht van de patiënt kunnen van invloed zijn op hoe goed het medicijn wordt afgegeven en geabsorbeerd, " zei Mahmoudi. "Verder onderzoek is nodig naar een grotere verscheidenheid aan celtypes en hun intracellulaire verschillen om meer diepgaande informatie te verkrijgen over de fysisch-chemische en mechanische verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke cellen. We hopen dat ons werk het nanobio-veld helpt om enkele van de belangrijkste uitdagingen bij het toedienen van medicijnen te begrijpen en te overwinnen, uiteindelijk betere therapieën voor patiënten op een veiligere en zeer effectieve seksespecifieke manier."

BWH heeft een lange geschiedenis en inzet om te begrijpen hoe gezondheid en ziekte per geslacht verschillen. Vooral, onderzoekers van het Connors Center for Women's Health en Gender Biology ontwikkelen seksespecifieke behandelings- en preventiestrategieën in de klinische geneeskunde voor de verbetering van de gezondheidszorg bij BWH.

"Het is essentieel voor ons om te erkennen en beter te begrijpen hoe de moleculaire en cellulaire verschillen bij mannen en vrouwen ten grondslag liggen aan zoveel aspecten van de menselijke gezondheid, " zei Hadine Joffe, MD, MSc, Uitvoerend directeur van het Mary Horrigan Connors Center for Women's Health &Gender Biology. "Door deze studie Morteza Mahmoudi en zijn collega's helpen licht te werpen op dit ondergewaardeerde fenomeen, en hun werk breidt de toewijding van Brigham uit om ontdekkingen over seksegerelateerde verschillen toe te passen om de gezondheidszorg te verbeteren."