Neutroficzne nanospongy absorbują białka, które promują reumatoidalne zapalenie stawów

Anonim

Inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracowali granulki neutrofili, które mogą bezpiecznie absorbować i neutralizować różnorodne białka, które odgrywają rolę w postępie reumatoidalnego zapalenia stawów. Iniekcje tych nanoskongów skutecznie leczą ciężkie reumatoidalne zapalenie stawów w dwóch modelach myszy. Dawniej podawanie nanospongów również zapobiegało rozwojowi choroby.

Praca została opublikowana 3 września w Nature Nanotechnology.

"Nanospongy są nowym paradygmatem leczenia blokującym patologiczne cząsteczki przed wyzwalaniem choroby w ciele" - powiedział starszy autor Liangfang Zhang, nanoinżynieryjny profesor w UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Zamiast tworzyć zabiegi blokujące kilka specyficznych typów patologicznych cząsteczek, tworzymy platformę, która może blokować ich szerokie spektrum, iw ten sposób możemy leczyć i zapobiegać chorobom w bardziej skuteczny i wydajny sposób."

Ta praca jest jednym z najnowszych przykładów nanospongów terapeutycznych opracowanych przez laboratorium Zhanga. Zhang, związany z Institute of Engineering in Medicine i Moores Cancer Center na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, a jego zespół opracował wcześniej nanoczulki z czerwonych krwinek, aby zwalczać infekcje MRSA i nanopongy makrofagów w celu leczenia sepsy i zarządzania nią.

Nowe nanospongy są nanocząsteczkami biodegradowalnego polimeru pokrytego błonami komórkowymi neutrofili, rodzajem białych krwinek.

Neutrofile są jednymi z pierwszych odpowiedzi układu odpornościowego na inwazję patogenów. Wiadomo również, że odgrywają rolę w rozwoju reumatoidalnego zapalenia stawów, przewlekłej choroby autoimmunologicznej, która powoduje bolesne zapalenie stawów i może ostatecznie prowadzić do uszkodzenia chrząstki i tkanki kostnej.

Gdy rozwija się reumatoidalne zapalenie stawów, komórki w stawach wytwarzają białka zapalne zwane cytokinami. Uwalnianie cytokin sygnalizuje neutrofile, aby wejść do stawów. Tam, cytokiny wiążą się z receptorami na powierzchniach neutrofili, aktywując je, aby uwalniać więcej cytokin, co z kolei przyciąga więcej neutrofili do stawów i tak dalej.

Nanospongy w zasadzie niweczą tę zapalną kaskadę w zarodku. Działając jako maleńkie wabiki neutrofilowe, przechwytują cytokiny i powstrzymują je od przekazywania jeszcze większej liczby krwinek obojętnochłonnych do stawów, zmniejszając stan zapalny i uszkodzenie stawów.

Nanocząstki te stanowią obiecującą alternatywę dla obecnych metod leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów. Niektóre leki na bazie przeciwciał monoklonalnych pomogły pacjentom w radzeniu sobie z objawami choroby, ale działają poprzez neutralizację tylko określonych typów cytokin. To nie jest wystarczające do leczenia choroby, powiedział Zhang, ponieważ jest tak wiele różnych typów cytokin i patologicznych cząsteczek.

"Neutralizacja tylko jednego lub dwóch typów może nie być tak skuteczna, dlatego naszym podejściem jest pobieranie błon komórkowych neutrofili, które naturalnie mają receptory, aby wiązały wszystkie te różne typy cytokin i wykorzystywać je do zarządzania całą populacją cząsteczek zapalnych", powiedział Zhang.

"Ta strategia eliminuje potrzebę identyfikacji określonych cytokin lub sygnałów zapalnych w procesie.Za pomocą całych błon komórkowych neutrofili, odcina się wszystkie te sygnały zapalne na raz", powiedział pierwszy autor Qiangzhe Zhang, Ph.D. student w grupie badawczej profesora Liangfanga Zhanga w UC w San Diego.

Aby wyprodukować nanobongi neutrofilowe, naukowcy opracowali najpierw metodę oddzielania neutrofili od krwi pełnej. Następnie przetwarzali komórki w roztworze, który powodował ich pęcznienie i pękanie, pozostawiając błonę z tyłu. Membrany zostały następnie rozbite na znacznie mniejsze kawałki. Mieszanie ich za pomocą kulistych nanocząstek wykonanych z biodegradowalnego polimeru zespoliło membrany komórek neutrofili na powierzchniach nanocząstek.

"Jednym z głównych wyzwań w tej pracy było usprawnienie całego procesu, od izolacji neutrofilów z krwi po usuwanie membran i powtarzalność procesu." Spędziliśmy dużo czasu, zastanawiając się nad tym i ostatecznie stworzyliśmy spójną linię produkcyjną nanochłonek neutrofili, "powiedział Qiangzhe Zhang.

W mysich modelach ciężkiego reumatoidalnego zapalenia stawów wstrzykiwanie nanospongów w zapalenie stawów prowadziło do zmniejszenia obrzęku i chroniło chrząstki przed dalszymi uszkodzeniami. Nanospongy były tak samo skuteczne jak terapie, w których myszom podawano dużą dawkę przeciwciał monoklonalnych.

Nanosób również działał jako leczenie zapobiegawcze, gdy był podawany przed wywołaniem choroby u innej grupy myszy.

Profesor Liangfang Zhang ostrzega, że ​​leczenie nanosponge nie eliminuje choroby. "Zasadniczo jesteśmy w stanie poradzić sobie z chorobą, która nie zniknęła całkowicie, ale obrzęk jest znacznie zmniejszony, a uszkodzenia chrząstki zminimalizowane" - powiedział.

Zespół ma nadzieję, że pewnego dnia zobaczą ich pracę w badaniach klinicznych.

menu
menu