Studio sull'efficacia di mucosomi caricati con azoli nel contrastare la crescita di Candida spp

Candida spp. is a genus of ubiquitous fungi commonly found in the environment, on the skin and humans’ mucous membranes. The species responsible for 66% of candidiasis worldwide is C. albicans. The ability of C. albicans to cause disease depends on several virulence factors such as morphological switching, secretion of various enzymes and biofilm production, making it the most frequently species. Its high virulence and ability to cause a wide spectrum of clinical pictures necessitate an early diagnosis and timely treatment. Although several drugs, effective against Candida spp., are commercially available the molecules must first cross cell membranes, especially mucous barriers, which are mainly formed by mucins. The peculiar chemical-physical characteristics of mucus represent an obstacle that affects the permeability and absorption of pharmaceutical molecules. To address this obstacle, a new class of glycosylated nanoparticles, called mucomes, have been studied and created. Mucomes are 200 nm spherical particles that can also be used as drug carriers, composed of mucins that mirror the characteristics of mucus so as to exploit its mucoadhesive capabilities by prolonging contact with it, increasing the bioavailability of drugs. In this study, the in vitro efficacy of two types of nanoparticles (NPs), based on porcine gastric mucin (PGM-NPs) and bovine submaxillary mucin (BSM-NPs) was evaluated against a strain of C. albicans, isolated from a blood culture of a patient hospitalized to A.O.U. Città della Salute e della Scienza di Torino, Molinette. Mucomes were then loaded with azoles such as, fluconazole, voriconazole and itraconazole. All nanoparticles were synthesised, characterised and functionalised at the Department of Molecular Biotechnology and Health Sciences of the University of Turin (UNITO) through a one-pot synthesis and desolvation technique. The antifungal activity of azoles, PGM-NPs and BSM-NPs, individually and functionalised with drugs, was evaluated at the Bacteriology and Mycology Laboratory of the Department of Public Health and Paediatric Sciences (UNITO) by performing minimum inhibitory and minimum fungicidal concentration assays. Antifungal activity was monitored over time by killing assay of the relative functionalised azoles and mucomes against C. albicans; furthermore, the uptake and localisation of mucomes in relation to yeast was assessed using NPs functionalised with fluorescein-5-isothiocyanate, using confocal microscopy. At last, to evaluate a potential use of mucomes in vivo the infection capacity and viability of C. albicans was assessed on a patented Bac3Gels 3D cervical-vaginal mucus model produced by Bac3Gel®. The results obtained from these experiments show how mucomes are able to interact with mucus and efficiently transport drugs, highlighting the potential to improve therapeutic success in diseases where the mucosal barrier is an obstacle to effective treatment.

Candida spp. è un genere di funghi ubiquitari comunemente presenti nell’ambiente, sulla pelle e mucose degli esseri umani. La specie responsabile del 66% di candidosi in tutto il mondo è C. albicans. La capacità di C. albicans di causare malattia dipende da diversi fattori di virulenza quali lo switching morfologico, la secrezione di diversi enzimi e la produzione di biofilm, facendo di essa la specie più frequentemente riscontrata. L’alta virulenza e la capacità di provocare un ampio spettro di quadri clinici rendono necessaria una diagnosi precoce e un trattamento tempestivo. Nonostante in commercio siano presenti diversi farmaci efficaci nei confronti di Candida spp., per esplicare la loro funzione antifungina, le molecole devono prima attraversare le membrane cellulari, in particolar modo le barriere mucose, formate principalmente da mucine. Le peculiari caratteristiche chimico-fisiche del muco rappresentano un ostacolo che influenza la permeabilità e l’assorbimento delle molecole farmaceutiche. Per far fronte a questo ostacolo sono state studiate e create una nuova classe di nanoparticelle glicosilate, denominate mucosomi. I mucosomi sono particelle sferiche di 200 nm, utilizzabili anche come vettori di farmaci, composti da mucine che rispecchiano le caratteristiche del muco così da sfruttarne le capacità mucoadesive prolungandone il contatto con esso, aumentando la biodisponibilità dei farmaci stessi. In questo studio è stata valutata l’efficacia antimicotica in vitro di due tipologie di nanoparticelle (NPs) a base di mucina gastrica suina (PGM-NPs) e mucina sottomascellare bovina (BSM-NPs), nei confronti di un ceppo di C. albicans, isolato da emocoltura di un paziente ricoverato presso l’A.O.U. Città della Salute e della Scienza di Torino, Molinette. I mucosomi sono stati successivamente caricati con azoli quali, fluconazolo, voriconazolo e itraconazolo. Tutte le nanoparticelle sono state sintetizzate, caratterizzate e funzionalizzate presso il Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze per la Salute dell'Università degli Studi di Torino (UNITO) tramite sintesi one-pot e tecnica di desolvatazione. Presso il Laboratorio di Batteriologia e Micologia del Dipartimento di Scienze della Sanità Pubblica e Pediatriche (UNITO) è stata valutata l’attività antifungina degli azoli, delle PGM-NPs e BSM-NPs, da sole e funzionalizzate con i farmaci, effettuando saggi di minima concentrazione inibente e minima concentrazione fungicida. È stata altresì monitorata l’attività antifungina nel tempo attraverso il saggio di killing dei relativi azoli e mucosomi funzionalizzati nei confronti di C. albicans; inoltre, l’assorbimento e la localizzazione dei mucosomi rispetto ai lieviti è stato valutato utilizzando NPs funzionalizzate con fluoresceina-5-isotiocianato, e osservazione mediante la microscopia confocale. Infine, per valutare un potenziale utilizzo dei mucosomi in vivo, la capacità di infezione e vitalità di C. albicans è stata valutata su un modello di muco cervico-vaginale 3D brevettato Bac3Gels prodotto da Bac3Gel®. I risultati ottenuti da questi esperimenti mostrano come i mucosomi siano in grado di interagire con il muco e di trasportare efficacemente i principi attivi caricati, evidenziando il potenziale di migliorare il successo terapeutico in quelle patologie dove la barriera mucosale rappresenta un ostacolo per un efficace trattamento.