Автор AZoNano 15 апреля 2021 г.

Новый самособирающийся наноматериал, разработанный биомедицинскими инженерами из Университета Дьюка, стимулирует основные клетки иммунной системы, что может помочь уменьшить повреждение, вызванное воспалительными заболеваниями.

На моделях псориаза на мышах было продемонстрировано, что лекарство на основе нановолокна уменьшает повреждающее воспаление так же успешно, как и золотой стандарт лечения.

Избыточное производство сигнальных белков, известных как цитокины, является одним из признаков воспалительных заболеваний, таких как псориаз, болезнь Крона и ревматоидный артрит. Эти сигнальные белки, как известно, вызывают воспаление.

TNF – это тип белка, который является одним из наиболее важных воспалительных цитокинов. В настоящее время оптимальное лечение этих заболеваний включает использование моноклональных антител, которые представляют собой производимые антитела и были разработаны для нацеливания и уничтожения TNF и, таким образом, уменьшения воспаления.

Хотя моноклональные антитела способствовали лучшему лечению воспалительных заболеваний, это лечение имеет определенные недостатки, такие как высокая стоимость и необходимость для пациентов регулярно делать себе инъекции.

Что еще более важно, лекарства также обладают нестабильной эффективностью, потому что они могут иногда вообще не работать или в конечном итоге перестать работать, поскольку организм учится вырабатывать антитела, которые могут убить производимое лекарство.

Чтобы преодолеть эти проблемы, ученые изучали, как иммунную систему можно научить с помощью иммунотерапии создавать собственные терапевтические антитела, которые могут особенно уменьшать воспаление.

По сути, мы ищем способы использовать наноматериалы, чтобы заставить иммунную систему организма превратиться в фабрику противовоспалительных антител. Если эти методы лечения будут успешными, пациенты будут нуждаться в меньших дозах терапии, что в идеале улучшит комплаентность и переносимость пациентом. Это был бы совершенно новый способ лечения воспалительных заболеваний .

Джоэл Кольер, профессор биомедицинской инженерии, Университет Дьюка

В своей последней статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences 5 апреля 2021 года, Коллиер и Келли Хейнлайн, аспиранты в Лаборатория Коллиера объяснила, как новые наноматериалы могут организовываться в длинные нановолокна, содержащие специальный белок, известный как C3dg. Такие волокна могут затем запустить B-клетки в иммунной системе для выработки антител.

« C3dg – это белок, который вы обычно находите в своем организме. Белок помогает врожденной иммунной системе и адаптивной иммунной системе взаимодействовать, поэтому он может активировать определенные белые кровяные тельца и антитела, чтобы очистить поврежденные клетки и уничтожить антигены », – заявил Хайнлайн.

Поскольку белок C3dg способен взаимодействовать между разными типами клеток в иммунной системе и запускать выработку антител, не вызывая воспаления, ученые изучали, как этот белок можно использовать в качестве адъюванта вакцины, который является еще одним белком, который может помочь повысить иммунный ответ на требуемый патоген или мишень.

В своем новом наноматериале Хайнлайн и Коллиер проверили эту концепцию, сплетая важные фрагменты белка C3dg с компонентами TNF в нановолокна. В то время как белок C3dg будет активировать B-клетки для выработки антител, компоненты TNF будут указывать на то, что антитела должны искать и уничтожать.

Когда Келли собрала белок C3dg и ключевые части TNF в эти нановолокна, она увидела сильный B-клеточный ответ, что означает повышенное производство антител, нацеленных на TNF. В стандартных моделях воспаления у мышей происходит изменение температуры, при котором их внутренняя температура падает. Но когда Келли доставляла ей нановолокна C3dg, они обеспечивали высокую степень защиты, и мыши не испытывали воспалительной реакции .

Джоэл Кольер, профессор биомедицинской инженерии, Университет Дьюка

Когда новый наноматериал был протестирован на модели псориаза на мышах, исследователи обнаружили, что нановолокна, несущие белок C3dg, были столь же эффективны, как и лечение моноклональными антителами. А поскольку белок C3dg обычно находится в организме, он был удален из системы антителами против лекарств.

Изучив модель псориаза, команда сделала неожиданное открытие – белок C3dg не просто запускал выработку антител в B-клетках, но также влиял на реакцию T-клеток.

Мы наблюдали, что нановолокна, которые содержали только компоненты C3dg без компонентов TNF, все же показали терапевтический эффект для наших моделей, что было удивительно. Но я думаю, что наиболее значительным открытием стало наблюдение положительного ответа Т-клеток, который был активирован белком, который вы естественным образом находите в своем теле. Подобный ответ наблюдался ранее с другими белками, но мы не видели сообщений о людях, использующих этот ответ с C3dg .

Келли Хейнлайн, аспирантка, Университет Дьюка

В своих последующих шагах исследователи надеются продолжить изучение механизмов, лежащих в основе этой активации полезных Т-клеток. Команда также проведет больше экспериментов для изучения реакции на аналогичные наноматериалы в моделях ревматоидного артрита.

« Мы все еще изучаем эту Т-клеточную реакцию и пытаемся понять, как она связана. В конечном счете, мы хотели бы увидеть, можно ли использовать C3dg в качестве универсального компонента в нескольких различных методах лечения воспаления, особенно если мы сможем заменить сегменты TNF другой мишенью. Эта работа ясно показывает, что наноматериалы с участием C3dg требуют дальнейшего развития в качестве иммунотерапевтических средств », – заключил Коллиер.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Национальных институтов здравоохранения (NIBIB 5R01EB009701) и Университета Дьюка, гранта NIH на обучение (T32GM008555), Программы стипендий для аспирантов NSF (DGE-1644868) и Биотехнологического центра Северной Каролины (2017 г.) -IDG-1018).

Ссылка на журнал:

Хайнлайн, К. М., и др. . (2020) Модульные сборки комплемента для смягчения воспалительных состояний. Труды Национальной академии наук. doi.org/10.1073/pnas.2018627118.

Источник: https://pratt.duke.edu/[19459008visible