Новый метод повышает эффективность наномедицины
Исследователи из Penn Medicine разработали более эффективный метод защиты наномедицинов от атаки иммунной системы, покрыв наночастицы белком, подавляющим иммунный ответ, который снижает эффективность терапии.
При попадании в кровоток наночастицы атакуются белками системы комплемента, что вызывает воспалительную реакцию и мешает частицам достичь терапевтических мишеней в организме. Команда Penn Medicine, чьи результаты опубликованы в Advanced Materials, предложила, возможно, лучший метод: покрытие наночастиц естественными супрессорами активации комплемента.
Нанокапсулы служат средствами доставки для терапий на основе РНК или ДНК, например, мРНК-вакцин против COVID-19.
«Это одна из тех технологий, которая сработала сразу и лучше, чем ожидалось», — сказал соавтор работы Джейкоб Бреннер.
Проблема системы комплемента
Несмотря на перспективность, наномедицина сильно ограничена проблемой атаки комплемента. Циркулирующие белки комплемента немедленно покрывают поверхность наночастиц, привлекая иммунные клетки для уничтожения «захватчиков». Попытки маскировки наночастиц, например, полиэтиленгликолем (PEG), не решают проблему полностью. Эффективность доставки наночастиц через кровоток к целевым органам обычно составляет менее одного процента.
Заимствование природной стратегии
Исследователи разработали альтернативный подход, основанный на естественных белках-ингибиторах комплемента, которые защищают клетки человека.
В экспериментах in vitro покрытие стандартных PEG-защищенных наночастиц одним из этих ингибиторов, Фактором I, обеспечило значительно лучшую защиту от атаки комплемента. На мышах эта стратегия увеличила период полувыведения наночастиц в кровотоке, позволив гораздо большей их доле достичь мишеней.
«Многие бактерии также покрывают себя этими факторами для защиты. Мы решили позаимствовать эту стратегию для наночастиц», — пояснил соавтор Джейкоб Майерсон.
В моделях тяжелых воспалительных заболеваний у мышей присоединение Фактора I к наночастицам предотвратило потенциально фатальную гипер-аллергическую реакцию.
Перспективы
Для применения в медицине потребуются дальнейшие испытания. Однако, в принципе, присоединение белка, подавляющего комплемент, может сделать наночастицы более безопасными и эффективными в качестве средств доставки, даже для тяжелобольных пациентов.
Исследователи планируют адаптировать эту стратегию для защиты медицинских устройств (катетеров, стентов, диализных трубок) и изучить другие защитные белки помимо Фактора I.
«Теперь мы понимаем, что существует целый мир белков, которые можно нанести на поверхность наночастиц, чтобы защитить их от иммунной атаки», — заключил Бреннер.