Нанометод открывает новые возможности для лечения диабета 1 типа

Пациенты с диабетом 1 типа вынуждены пожизненно контролировать уровень инсулина с помощью инъекций. Потенциальным лекарством могла бы быть трансплантация панкреатических островков, производящих инсулин. Однако иммунная система атакует и отторгает пересаженные клетки, а существующие иммунодепрессанты имеют серьезные побочные эффекты.

Исследователи из Северо-Западного университета разработали новую стратегию иммуномодуляции. Они переработали широко используемый иммунодепрессант рапамицин, загрузив его в нанокапсулы. Этот подход позволяет целенаправленно воздействовать на определенные иммунные клетки, не подавляя весь иммунитет.

Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Руководители проекта — профессор Эван Скотт и профессор Гильермо Амир.

Целенаправленное подавление иммунного ответа

Обычно рапамицин принимают перорально, что требует тщательного контроля дозировки из-за токсичности и широкого воздействия на многие типы клеток. В низких дозах он неэффективен для защиты трансплантатов.

Команда задалась вопросом: можно ли изменить действие рапамичина, доставив его с помощью наночастиц к другим иммунным клеткам? Вместо прямого воздействия на Т-клетки (стандартная мишень рапамицина) нанокапсулы были сконструированы для нацеливания на антиген-презентирующие клетки (APC). Это обеспечивает более специфичное и контролируемое подавление иммунитета.

Подкожная инъекция нанокапсул позволила использовать другой метаболический путь, избежав значительной потери препарата в печени, что происходит при пероральном приеме. Этот путь введения требует примерно вдвое меньшей дозы рапамицина для достижения эффекта.

«Мы изменили типы клеток-мишеней и тем самым изменили сам механизм достижения иммуносупрессии», — пояснил Эван Скотт.

Прорыв в исследованиях диабета

Гипотезу проверили на мышах с индуцированным диабетом. Им провели трансплантацию островков и вводили рапамицин: одной группе — стандартным пероральным способом (Rapamune), другой — с помощью новой наноформуляции. Инъекции нанокапсул начинали за день до трансплантации и продолжали каждые три дня в течение двух недель.

Результаты за 100 дней наблюдений:

  • Минимальные побочные эффекты у мышей.
  • Диабет был устранен на весь период испытания.
  • У мышей, получавших нанопрепарат, был более «мощный иммунный ответ» по сравнению с группой на стандартном лечении.

«Мы не просто усиливаем эффект препарата, мы меняем его, — отметил Скотт. — Перепрофилируя биохимический путь ингибирования mTOR рапамицином, мы генерируем совершенно иной клеточный ответ».

Значение работы и дальнейшие шаги

«Этот подход можно применить к другим трансплантированным тканям и органам, что открывает новые области исследований и возможности для пациентов», — заявил Гильермо Амир.

Первый автор исследования Жаклин Бёрк, аспирант и стипендиат Национального научного фонда (NSF), сама живет с диабетом 1 типа с 9 лет. Для нее эта работа имеет личное значение.

Эван Скотт уже начал процесс патентования метода и сотрудничает с промышленными партнерами, чтобы в будущем выйти на стадию клинических испытаний. Это может решить проблемы, возникающие с новыми технологиями, такими как терапия стволовыми клетками для лечения диабета.

Название статьи: «Subcutaneous nanotherapy repurposes the immunosuppressive mechanism of rapamycin to enhance allogeneic islet graft viability».