Наноспонги из макрофагов могут контролировать сепсис
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали «наноспонги» из макрофагов, которые могут безопасно поглощать и удалять из кровотока молекулы, запускающие сепсис. Эти наночастицы, покрытые клеточными мембранами макрофагов, повысили выживаемость мышей с сепсисом.
Технология маскировки наночастиц под собственные клетки организма была создана в лаборатории профессора наноинженерии Лянфан Чжана. Ранее его группа разработала наноспонги из эритроцитов для борьбы с MRSA-инфекциями, наночастицы в мембранах тромбоцитов для восстановления сосудов и нановолокна в мембранах бета-клеток для помощи пациентам с диабетом.
В текущем исследовании лаборатория Чжана совместно с командой профессора Виктора Ницета протестировала наноспонги из макрофагов in vivo.
Сепсис возникает из-за неконтролируемого иммунного ответа на инфекцию, что приводит к системному воспалению, отказу органов и смерти. По оценкам CDC, в США ежегодно регистрируется более 1,5 млн случаев сепсиса, около 250 000 из которых заканчиваются летально.
Антибиотики могут уничтожить бактерии, вызывающие сепсис, но не способны сдержать воспаление. Некоторые бактерии выделяют эндотоксины. Макрофаги распознают их и производят провоспалительные цитокины, активируя другие макрофаги и запуская опасный каскад воспаления по всему телу.
«Чтобы эффективно бороться с сепсисом, нужно управлять этим цитокиновым штормом», — пояснил Чжан.
В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, показано, что наноспонги из макрофагов могут безопасно нейтрализовать как эндотоксины, так и провоспалительные цитокины в кровотоке.
Поскольку широкий спектр эндотоксинов и цитокинов естественным образом связывается с мембранами макрофагов, эти наноспонги служат универсальными ловушками для множества молекул, вызывающих сепсис. «Они работают против разных родов, видов и штаммов бактерий», — отметил Чжан. Благодаря покрытию из настоящих клеточных мембран, наночастицы маскируются под иммунные клетки организма и могут циркулировать в кровотоке, не будучи удалёнными.
Для создания наноспонгов использовали макрофаги мышей. Клетки лизировали, собирали мембраны с помощью центрифуги и смешивали их с биоразлагаемыми полимерными наночастицами, что приводило к спонтанному покрытию частиц мембранами.
Мышам, заражённым летальной дозой E. coli, вводили наноспонги. Лечение позволило выжить 4 из 10 мышей в этой группе, в то время как все мыши в нелеченой группе погибли. Одна доза наноспонгов значительно снизила уровни эндотоксинов и провоспалительных цитокинов, предотвратила системное воспаление и уменьшила количество бактерий в крови и селезёнке.
Чжан сотрудничает с биофармацевтическими компаниями для перевода технологии в клиническое применение. Следующие шаги — масштабирование производства и проведение испытаний на крупных животных.