Как белковое покрытие влияет на способность наночастиц избегать иммунного клиренса
Наномедицина использует ультрамалые частицы для доставки лекарств непосредственно к нуждающимся в них тканям и клеткам, повышая эффективность лечения и снижая побочные эффекты. Этот подход лежит в основе некоторых одобренных для клиники технологий на основе РНК и химиотерапевтических препаратов.
Ключевым игроком в судьбе наночастиц в организме является белковая корона — слой белков, который формируется вокруг наночастиц при попадании в кровоток и влияет на реакцию иммунной системы.
Исследователи из Инженерного колледжа Университета Делавэра (Proceedings of the National Academy of Sciences, 29 сентября) представили новые данные о том, как белковая корона влияет на распознавание наночастиц иммунной системой и их способность достичь цели.
«Понимание влияния белковой короны на судьбу наночастиц поможет нам создавать наномедицинские препараты, которые надежнее избегают иммунного клиренса и точно доставляют терапию», — говорит старший автор Эмили Дэй.
Нацеливание на кроветворные стволовые клетки
Исследование сосредоточено на наночастицах, нацеленных на гемопоэтические стволовые клетки, которые дают начало всем типам клеток крови. Их редкость (всего 0.01% клеток костного мозга) делает их сложной мишенью.
Для улучшения таргетинга команда использовала наночастицы, обернутые мембраной, полученной из клеток костного мозга — мегакариоцитов. Это покрытие снабжает частицы белками, которые помогают направлять их в костный мозг.
Результаты экспериментов
- Состав короны: Частицы с мембранной оболочкой связывали меньше белка в целом по сравнению с «голыми» наночастицами. В человеческой сыворотке классы связывающихся с ними белков были особенно отличными.
- Взаимодействие с клетками: В лабораторных исследованиях такие частицы легче проникали в клетки-мишени и с меньшей вероятностью поглощались иммунными клетками.
- Ключевые белки: Протеомный анализ показал, что самым распространенным белком в короне был аполипопротеин B (в других исследованиях с похожими частицами чаще находили аполипопротеин E). Оба белка могут действовать как «флаги» для клеток иммунного клиренса.
- Двойная роль белков: Эксперименты на мышах, лишенных конкретных белков, показали, что некоторые белки короны (например, компонент комплемента 3 и иммуноглобулин G) помогают иммунной системе удалять частицы в печень, но те же самые белки могут помогать частицам достичь целевых стволовых клеток в костном мозге.
«Поиск способов контролировать уровни этих белков может помочь сместить баланс в сторону более точной доставки к стволовым клеткам крови и уменьшить доставку в другие органы», — отметила Дэй.
Дальнейшие шаги
Сейчас исследователи изучают, как можно изменить состав белковой короны, модифицируя компоненты мембранной оболочки. Будущее направление — проведение экспериментов на гуманизированных мышах (с иммунной системой, подобной человеческой) для лучшего прогнозирования поведения наночастиц в организме человека.