Наночастицы, нацеленные на иммунные клетки, показали перспективность для лечения сепсиса

Наночастицы, состоящие из специально разработанного белка, способны подавлять гиперактивность иммунной системы, одновременно усиливая её. Это изобретение открывает возможности для лечения сепсиса — состояния, при котором иммунная система серьёзно дезрегулирована.

Иммунологи из Медицинского центра Университета Радбуд (Radboudumc) и биоинженеры из Технологического университета Эйндховена (TU/e) объединили усилия для разработки и тестирования инновационного нанопрепарата. Результаты их исследования опубликованы в Nature Biomedical Engineering.

Сепсис — это опасное для жизни состояние, при котором иммунная система выходит из строя из-за инфекции (бактериальной, грибковой или вирусной). Эта дисрегуляция может привести к чрезмерно интенсивному иммунному ответу — гипервоспалению. В результате повреждаются ткани и отказывают органы.

Одновременно иммунная система может истощиться настолько, что становится парализованной. Это называется иммунным параличом, и в результате организм теряет устойчивость к новой инфекции.

Объединение усилий

Учёные во всём мире годами ищут эффективную терапию против сепсиса. Препарат для такой терапии должен одновременно противодействовать как гиперактивности, так и параличу иммунной системы. Однако существует значительный риск, что возможное лекарство против гиперактивности может фактически привести к параличу.

Иммунологи из Radboudumc обнаружили в чашке Петри с иммунными клетками, что цитокин интерлейкин-4 подавляет воспаление, но при этом неожиданно индуцирует тренированный иммунитет. Эту парадоксальную особенность можно использовать для лечения сепсиса, но для этого необходимо доставить интерлейкин-4 к иммунным клеткам в организме человека. С технологической стороны, исследователи из TU/e имеют большой опыт в разработке инновационных подходов на основе нанотехнологий для борьбы, например, с раком.

Объединив свои исследования, биоинженеры TU/e разработали новый подход на основе нанотехнологий, создав химерный белок — слияние интерлейкина-4 с белком, который естественным образом образует наночастицы с липидными молекулами.

Малые жировые частицы

Исследователи разработали новый тип нанопрепарата, состоящего из малых жировых частиц, построенных из естественных белков, которые специфически взаимодействуют с иммунными клетками. В данном случае биоинженеры создали новый химерный белок из интерлейкина-4 и другого белка организма, который интегрируется в жировые частицы. В результате интерлейкин-4 целенаправленно доставляется к иммунным клеткам, подавляя острый воспалительный ответ и одновременно усиливая иммунную систему. Таким образом, иммунная система приходит в баланс.

Михай Нетеа, профессор экспериментальной внутренней медицины в Radboudumc, говорит: «Мы знали, что белок интерлейкин-4 противодействует гиперактивности иммунной системы. Мы были удивлены, обнаружив, что в пробирке этот белок также может запускать тренированный иммунитет в определённых иммунных клетках».

Тренированный иммунитет — это часть нашей врождённой иммунной системы, которая обладает способностью к обучению и таким образом усиливает наш иммунитет. Чтобы добиться этого у людей, TU/e разработал новый нанопрепарат на основе интерлейкина-4. И это сработало, как показывают результаты. Как в образцах крови пациентов с сепсисом, так и у лабораторных животных наночастицы возвращали иммунную систему в нормальное состояние.

Новая технология

Инновационность использования этой нанотехнологии заключается в том, что исследователям удалось направить интерлейкин-4 к определённым иммунным клеткам. Виллем Малдер, профессор прецизионной медицины в Radboudumc и TU/e, говорит: «Мы уже некоторое время разрабатываем новые белки путём слияния белков организма. Мы сделали то же самое с интерлейкином-4. Мы создали из него наночастицы. Вводя эти наночастицы в кровоток, мы доставляем интерлейкин-4 к клеткам-мишеням».

Исследователи подчёркивают, что терапия ещё не тестировалась на пациентах. Для этого необходимы дальнейшие исследования. Однако метод представляет собой очень инновационную форму иммунотерапии, открывающую новые возможности в лечении сепсиса — болезни, которая ежегодно уносит около 3500 жизней только в Нидерландах.

Чтобы довести новые технологии до пациента, Малдер и Нетеа объединились с разработчиками лекарств и биотех-инвесторами, основав биотех-инкубатор BioTrip. «Мы не хотим, чтобы эта захватывающая технология закончилась нашей красивой публикацией, что часто случается в академической среде. Через BioTrip у нас есть путь для клинического внедрения. Надеюсь, наша работа и совместные усилия в конечном итоге приведут к созданию терапевтического средства, которое поможет снизить высокие показатели смертности и заболеваемости при сепсисе», — добавляет соавтор и декан факультета биомедицинской инженерии TU/e профессор Мартен Меркс.