Il existe d'importantes différences biologiques entre les hommes et les femmes - jusqu'au niveau cellulaire. Des enquêteurs du Brigham and Women's Hospital et des collègues de l'Université de Stanford, Université McGill et Université de Californie, Berkeley voulait déterminer si les différences entre les cellules mâles et femelles pouvaient influencer la manière dont les cellules absorbent les nanoparticules - un véhicule clé pour les applications d'imagerie et d'administration ciblée de médicaments. L'équipe a démontré que le sexe cellulaire influençait considérablement l'absorption cellulaire des nanoparticules et a découvert que les cellules des hommes et des femmes réagissaient différemment aux techniques de reprogrammation utilisées pour améliorer la capacité des cellules à se différencier en une plus grande variété de types cellulaires. leurs résultats, publié cette semaine dans ACS Nano , peut aider les chercheurs à produire de manière plus sûre et plus efficace des nanomédicaments qui tiennent compte du sexe.

« Malgré d'énormes efforts dans le domaine de la nanomédecine, moins de technologies de nanoparticules que prévu ont fait l'objet d'essais cliniques. La raison de ce grand écart entre les efforts et la traduction clinique réussie est, au moins en partie, en raison de l'existence de plusieurs facteurs négligés à l'interface nanobio." a déclaré l'auteur co-correspondant Morteza Mahmoudi, Doctorat, instructeur au Centre de nanomédecine et au Département d'anesthésiologie de BWH. « Au cours des dix dernières années, l'objectif central de ma recherche s'est concentré sur la recherche et l'introduction de facteurs négligés aux interfaces nanobio afin de minimiser cet écart banc-clinique, ce qui pourrait ouvrir la voie à une accélération de la traduction clinique réussie des nanoparticules. Des réponses différentes des cellules mâles et femelles au même type et à la même concentration de nanoparticules sont le dernier facteur négligé que nous ayons trouvé. »

Mahmoudi et ses collègues ont précédemment identifié plusieurs autres facteurs biologiques négligés qui semblent contribuer aux écarts observés entre les résultats en laboratoire et en clinique, y compris l'importance de la médecine personnalisée aux interfaces nanobio, type de cellule, forme de cellule, et la température d'incubation. Pour comprendre si le sexe cellulaire pourrait être un facteur important supplémentaire influençant les résultats, l'équipe a incubé des nanoparticules avec des cellules souches amniotiques humaines (hAMSC) qui ont été extraites de la couche amniotique du placenta attachée aux fœtus mâles et femelles. Ils ont découvert que les cellules femelles avaient une absorption significativement plus élevée de nanoparticules que les cellules mâles.

Dans le corps, les cellules sont inondées d'un large éventail de biomolécules, y compris des facteurs paracrines, qui sont de petites protéines qui peuvent interagir avec la surface des nanoparticules. L'équipe a découvert que les facteurs paracrines variaient entre les cellules mâles et femelles :sur les 63 facteurs paracrines mesurés, 14 ont montré des différences importantes. Ces différences peuvent affecter l'identité biologique des nanoparticules et ainsi altérer leur interaction avec les cellules. Outre la variation des facteurs paracrines entre les cellules mâles et femelles, l'équipe a également trouvé des différences importantes dans l'organisation, distribution et morphologie des filaments d'actine dans les hAMSCs mâles et femelles. Ces filaments agissent comme de minuscules vrilles qui s'enroulent autour des particules et les engloutissent.

"Ces différences pourraient avoir un impact critique sur l'administration des nanoparticules, " a déclaré Mahmoudi. " Si les nanoparticules transportent un médicament à délivrer, une absorption différente pourrait signifier une efficacité thérapeutique différente et d'autres différences importantes, comme la sécurité, dans les données cliniques."

Les hAMSC peuvent être amenées à un état de cellules souches encore plus robuste à l'aide d'un virus Sendai pour fournir des facteurs clés au noyau. Cette technique de reprogrammation est assez courante en biologie des cellules souches - mais l'équipe de recherche a découvert que même cette approche est affectée par les différences entre les cellules mâles et femelles, les cellules femelles répondant à un taux neuf fois plus élevé que les cellules mâles.

L'équipe a également testé l'absorption des nanoparticules pour d'autres types de cellules humaines, y compris les fibroblastes de donneurs plus âgés et ont trouvé des différences significatives. De façon intéressante, l'équipe a découvert que les cellules fibroblastiques mâles avaient des niveaux d'absorption plus élevés que les cellules fibroblastiques femelles. Ils ont également constaté des différences dans la forme des mitochondries des cellules et la structure du réticulum endoplasmique, entre autres différences.

"Ce que nous voyons, c'est que le type de cellule va également être critique. Si nous essayons de fournir un médicament chimiothérapeutique, le type cellulaire que nous ciblons ainsi que le sexe du patient peuvent influencer la manière dont le médicament est délivré et absorbé, " a déclaré Mahmoudi. " Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur une plus grande variété de types de cellules et leurs différences intracellulaires pour obtenir des informations plus approfondies sur les différences physico-chimiques et mécaniques entre les cellules mâles et femelles. Nous espérons que notre travail aidera le domaine de la nanobio à comprendre et à surmonter certains des principaux défis de l'administration de médicaments, fournir en fin de compte de meilleures thérapies aux patients d'une manière spécifique au sexe plus sûre et très efficace."

BWH a une longue histoire et un engagement à comprendre comment la santé et la maladie diffèrent selon le sexe. En particulier, des chercheurs du Connors Center for Women's Health and Gender Biology développent des stratégies de traitement et de prévention spécifiques au sexe en médecine clinique pour l'avancement des soins de santé à BWH.

"Il est essentiel pour nous de reconnaître et de mieux comprendre comment les différences moléculaires et cellulaires chez les hommes et les femmes sous-tendent tant d'aspects de la santé humaine, " dit Hadine Joffe, MARYLAND, MSc, Directrice exécutive du Centre Mary Horrigan Connors pour la santé des femmes et la biologie du genre. « Grâce à cette étude, Morteza Mahmoudi et ses collègues contribuent à faire la lumière sur ce phénomène sous-estimé, et leur travail prolonge l'engagement de Brigham à appliquer les découvertes sur les différences fondées sur le sexe pour améliorer les soins de santé."