Новый способ борьбы с поздней стадией сепсиса через усиление антибактериальных свойств клеток
Исследователи разработали метод поддержки ослабленной иммунной системы для борьбы с сепсисом — смертельно опасным состоянием, возникающим из-за чрезмерной реакции организма на инфекцию.
Учёные использовали нанотехнологии, чтобы превратить донорские здоровые иммунные клетки в препарат с усиленной способностью убивать бактерии.
В экспериментах на мышах с сепсисом инженерные иммунные клетки устранили бактерии в крови и основных органах, значительно повысив выживаемость.
Работа сосредоточена на лечении поздней стадии сепсиса, когда иммунная система ослаблена и не может очистить организм от вторгшихся бактерий. Учёные сотрудничают с клиницистами, специализирующимися на лечении сепсиса, чтобы ускорить процесс разработки препарата.
«Сепсис остаётся ведущей причиной смерти в больницах. Долгое время не было эффективного лечения поздней стадии сепсиса. Мы считаем, что эта клеточная терапия может помочь пациентам, достигшим поздней стадии сепсиса», — сказал Ичжоу Дун, старший автор и доцент фармацевтики и фармакологии в Университете штата Огайо. — «Для применения в клинике мы полагаем, что это можно использовать в сочетании с текущим интенсивным лечением пациентов с сепсисом».
Исследование опубликовано сегодня в Nature Nanotechnology.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), сепсис сам по себе не является инфекцией — это опасная для жизни системная реакция на инфекцию, которая может привести к повреждению тканей, отказу органов и смерти. CDC оценивает, что 1,7 миллиона взрослых в США ежегодно заболевают сепсисом, и у каждого третьего пациента, умирающего в больнице, есть сепсис.
Эта работа объединила два основных типа технологий: использование витаминов в качестве основного компонента для создания липидных наночастиц и использование этих наночастиц для усиления естественных клеточных процессов при создании нового антибактериального препарата.
Клетки, называемые макрофагами, являются одними из первых защитников иммунной системы, чья задача — «пожирать» вторгающиеся патогены. Однако у пациентов с сепсисом количество макрофагов и других иммунных клеток ниже нормы, и они функционируют не так, как должны.
В этом исследовании Дун и коллеги собрали моноциты из костного мозга здоровых мышей и культивировали их в условиях, которые превратили их в макрофаги. (Моноциты — это белые кровяные тельца, способные дифференцироваться в другие типы иммунных клеток.)
Лаборатория также разработала витаминные наночастицы, которые особенно хорошо подходили для доставки матричной РНК (мРНК) — молекул, которые переводят генетическую информацию в функциональные белки.
Учёные, специализирующиеся на терапевтическом использовании мРНК, сконструировали мРНК, кодирующую антимикробный пептид и сигнальный белок. Сигнальный белок обеспечил специфическое накопление антимикробного пептида во внутренних структурах макрофагов, называемых лизосомами, — ключевом месте для уничтожения бактерий.
Затем исследователи доставили наночастицы, нагруженные этой мРНК, в макрофаги, полученные из донорских моноцитов, и позволили клеткам «произвести» новую терапию.
«Макрофаги обладают естественной антибактериальной активностью. Поэтому, если мы добавим дополнительный антибактериальный пептид в клетку, эти пептиды могут дополнительно усилить антибактериальную активность и помочь всему макрофагу очиститься от бактерий», — пояснил Дун.
Увидев многообещающие результаты в клеточных тестах, исследователи ввели клеточную терапию мышам. Модели мышей с сепсисом в этом исследовании были инфицированы устойчивым к множеству препаратов Staphylococcus aureus и E. coli, и их иммунная система была подавлена.
Каждая обработка состояла примерно из 4 миллионов инженерных макрофагов. Контрольные группы для сравнения включали обычные макрофаги и плацебо. По сравнению с контролем, лечение привело к значительному снижению бактерий в крови через 24 часа — а у тех, у кого бактерии оставались в крови, вторая обработка полностью их устраняла.
Дун считает, что доставка мРНК с помощью липидных наночастиц в определённые виды иммунных клеток применима и к другим заболеваниям, и его лаборатория в настоящее время работает над разработкой иммунотерапии рака с использованием этой технологии.