Ученые определили структурный "шаблон" наночастиц для нацеливания на нейтрофилы — причину воспаления легких
Пандемия COVID-19 подчеркнула разрушительное воздействие острого воспаления легких (ALI), которое является частью синдрома острого респираторного дистресса (ARDS) — основной причины смерти при COVID-19. Новый потенциальный путь к диагностике и лечению ARDS открылся при изучении того, как нейтрофилы — белые кровяные тельца, ответственные за обнаружение и уничтожение вредных частиц в организме — различают, какие материалы поглощать, ориентируясь на структуру их поверхности. Они предпочитают поглощать частицы, демонстрирующие "скопление белков". Исследование проведено в Медицинской школе Перельмана Пенсильванского университета и опубликовано в Nature Nanotechnology.
Ученые исследовали, как нейтрофилы отличают бактерии, которые нужно уничтожить, от других соединений в кровотоке, например, частиц холестерина. Они протестировали библиотеку из 23 различных белковых наночастиц на мышах с ALI, что выявило набор "правил", предсказывающих поглощение нейтрофилами. Нейтрофилы не поглощают симметричные, жесткие частицы, такие как вирусы, но поглощают частицы, проявляющие "скопление белков", которые исследователи называют наночастицами с агглютинированным белком (NAPs).
"Мы хотим использовать существующую функцию нейтрофилов по идентификации и устранению захватчиков, чтобы понять, как разработать наночастицу-"троянского коня", которую сверхактивные нейтрофилы поглотят и доставят лечение для облегчения ALI и ARDS", — сказал ведущий автор работы Джейкоб Майерсон, доктор философии.
До COVID-19 в США ежегодно регистрировалось 190 000 случаев ARDS и 75 000 смертей, вызванных пневмонией, сепсисом и травмой. COVID увеличил число случаев ARDS до миллионов. При ALI/ARDS воздушные мешочки легких рекрутируют нейтрофилы для устранения микробов, но те выделяют соединения, усугубляющие повреждение легких. Эффективного лекарства от ALI/ARDS не существует, лечение сосредоточено на поддержке пациента.
Для решения проблем ARDS исследователи используют наночастицы для концентрации лекарств в поврежденных органах. Хотя до жизнеспособной терапии еще далеко, эта работа представляет собой значительный шаг в понимании состояния и функции иммунной системы.
"Теперь, когда мы определили, что нейтрофилы "патрулируют" в поисках наночастиц со скоплением белка, наш следующий шаг — понять, как и почему другие микробы, например, вирусы, которые жесткие и симметричные, эволюционировали, чтобы уклоняться от нейтрофилов", — сказал старший автор Джейкоб Бреннер, доктор медицины и философии.