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L’infezione da SARS-CoV-2 (COVID-19) è associata allo sviluppo della sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), presente in circa il 75% dei pazienti con necessità di terapia intensiva e riconosciuta come principale responsabile della mortalità da infezione COVID-19. La fisiopatologia dell'ARDS deriva da una infiammazione acuta a livello alveolare determinante grave insufficienza respiratoria con ipossiemia arteriosa refrattaria alla somministrazione di ossigeno. Un segno distintivo dell'ARDS è l'aumento della permeabilità alveolare-capillare innescata dall'essudazione di fluido ricco di cellule e proteine plasmatiche, tra cui citochine pro-infiammatorie e fattori di coagulazione. La deposizione di fibrina negli spazi aerei e nel parenchima polmonare è costantemente osservata nell'ARDS, a causa di un alterato equilibrio della via fibrinolitica e di coagulazione. Questo contribuisce alla formazione di una membrana ialina in cui le maglie di fibrina intrappolano proteine plasmatiche e frammenti cellulari, impedendo lo scambio di gas durante la respirazione. Sono state quindi esplorate diverse strategie terapeutiche, come la somministrazione di farmaci anticoagulanti e fibrinolitici per limitare la deposizione di fibrina e la formazione di microtrombi. Tuttavia questi presentano alcuni limiti importanti, infatti, l’impiego di anticoagulanti quali l’eparina non ha alcun effetto sui coaguli formati e inoltre la somministrazione sistemica di farmaci fibrinolitici è gravata da alto rischio emorragico. Un approccio terapeutico locoregionale polmonare, per via inalatoria, offre invece un modo non invasivo per la somministrazione di sostanze fibrinolitiche, impiegando così un dosaggio efficace inferiore.
Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di valutare dal punto di vista tecnologico/biofarmaceutico la possibile somministrazione polmonare di plasminogeno (PLG), come applicazione off-label di un collirio contenente PLG, in pazienti affetti da ARDS. PLG è il precursore inattivo dell’enzima endogeno plasmina, ed il sistema plasminogeno/plasmina è responsabile a livello fisiologico della frammentazione dei coaguli di fibrina in prodotti di degradazione solubili e quindi eliminabili.
Dopo una prima caratterizzazione chimico/fisica della proteina non processata, è stata effettuata la valutazione aereodinamica delle particelle di aerosol generate tramite nebulizzatore a mesh (Aerogen Solo®), simulando la somministrazione in ambito ospedaliero ed impiegando un separatore ad urto in vetro (Farmacopea Ufficiale Italiana XII ed.). Questo ha permesso di stimare la distribuzione percentuale di farmaco respirabile nelle diverse porzioni dell’apparato respiratorio. La maggior parte della proteina nebulizzata e raccolta (80%) viene ritrovata nel compartimento del separatore corrispondente alla porzione polmonare dell’albero respiratorio. L’aerosolizzazione è stata compiuta sia in corrente di aria che di ossigeno e la nube, raccolta con un bio-impinger, è stata sottoposta ad indagini chimico-fisiche/biologiche per la valutazione della formazione di aggregati proteici, mediante dynamic light scattering, e per il mantenimento dell’attività fibrinolitica in seguito ad attivazione con streptochinasi.
Il medicinale è stato sottoposto ad indagine biologica in vitro volta a determinarne la citotossicità e la ritenzione tissutale locale, impiegando un modello di barriera epiteliale polmonare distale umana. Oltre al mantenimento dell’attività fibrinolitica, è in corso di valutazione il mantenimento dell’attività immunomodulante del PLG nebulizzato nei confronti di macrofagi alveolari attivati mediante stimolazione pro-infiammatoria con lipopolisaccaride.