Наночастицы помогают обмануть организм для принятия трансплантатов

Исследователи из Йеля разработали систему доставки лекарств с использованием наночастиц, которая может снизить осложнения при трансплантации органов, скрывая донорскую ткань от иммунной системы реципиента.

В США ежегодно выполняется около 25 000 трансплантаций органов. Несмотря на значительный прогресс, риск отторжения органа (как краткосрочного, так и долгосрочного) сохраняется (уровень отторжения варьируется в зависимости от типа органа). Риск выше при использовании органов от умершего донора из-за повреждения органа.

Основными виновниками отторжения являются Т-клетки — белые кровяные тельца, которые идентифицируют и атакуют чужеродные тела. Самые мощные из них, эффекторные Т-клетки памяти, активируются группой белков — антигенами лейкоцитов человека (HLA) на поверхности эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды донорского органа. Исследователи могут "заглушить" эти белки с помощью малой интерферирующей РНК (siRNA) — двуцепочечной РНК, которая подавляет экспрессию целевых генов. Однако при обычной доставке эффект siRNA длится всего несколько дней. Трансплантированному органу от умершего донора обычно требуется несколько недель, чтобы "зажить" и снизить риск отторжения. Кроме того, siRNA может вызывать побочные эффекты в эндотелиальных клетках других органов, не нуждающихся в лечении, при системном введении.

Чтобы продлить действие siRNA, исследователи создали систему доставки, в которой полимерные наночастицы переносят siRNA к месту трансплантата и медленно высвобождают препарат. Они также разработали методы введения наночастиц в донорский орган до его трансплантации, чтобы лечить только орган, а не весь организм. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Частицы, созданные в лаборатории Йеля под руководством Марка Солцмана (Mark Saltzman, профессор химической и биомедицинской инженерии Фонда Гойзуэта), можно настраивать для получения определенных свойств. Солцман, также являющийся членом Йельского онкологического центра, отметил, что эти наночастицы были разработаны с небольшим положительным зарядом для взаимодействия с отрицательным зарядом нуклеиновой кислоты siRNA. Это сродство между материалами делает частицу естественным носителем для препарата, в отличие от коммерчески доступных наночастиц, способных удерживать лишь ограниченное количество лекарства.

В ходе исследования ученые обработали часть человеческой артерии (диаметром несколько миллиметров) наночастицами с siRNA и трансплантировали ее в брюшную аорту иммунодефицитной мыши, в которую были введены человеческие Т-клетки. Исследователи обнаружили, что наночастицы все еще присутствовали в донорской ткани и значительно подавляли экспрессию белков до шести недель после трансплантации. При этом не было повреждения эндотелиальных клеток нецелевых органов.

Первые несколько недель после трансплантации критически важны, особенно при использовании органа от умершего донора, отметил Джордан Побер (Jordan Pober, профессор трансляционной медицины Bayer, профессор иммунобиологии, патологии и дерматологии в Йеле).

"Если мы отсрочим начало реакции отторжения, она должна быть более мягкой, легче контролируемой и приводить к меньшему количеству поздних отторжений", — сказал Побер, соавтор исследования и директор программы по человеческой и трансляционной иммунологии Йеля.

Сосредоточившись на трансплантации почек (самом распространенном виде трансплантации органов), Солцман и Побер стремятся применить систему доставки к процессу, известному как экс-виво нормотермическая машинная перфузия. Этот процесс, разработанный для почек коллегами из Кембриджского университета, предполагает прокачку теплых, насыщенных кислородом эритроцитов через орган, изъятый у умершего донора, для восстановления повреждений перед имплантацией реципиенту. Исследователи из Йеля планируют добавить наночастицы в эритроциты для контролируемой доставки siRNA к эндотелиальным клеткам почки.