Нейтрофильные наногубки поглощают белки, способствующие развитию ревматоидного артрита

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали нейтрофильные «наногубки», которые могут безопасно поглощать и нейтрализовать различные белки, играющие роль в прогрессировании ревматоидного артрита. Инъекции этих наногубок эффективно лечили тяжелый ревматоидный артрит в двух моделях на мышах. Раннее введение наногубок также предотвращало развитие болезни.

Работа опубликована 3 сентября в Nature Nanotechnology.

Новый подход к лечению

«Наногубки — это новая парадигма лечения, чтобы блокировать запуск болезни патологическими молекулами в организме, — сказал старший автор Лянфан Чжан, профессор наноинженерии. — Вместо создания методов лечения для блокировки нескольких конкретных типов патологических молекул мы разрабатываем платформу, которая может блокировать широкий их спектр».

Это одна из последних разработок терапевтических наногубок в лаборатории Чжана. Ранее команда создавала наногубки из мембран эритроцитов для борьбы с инфекциями MRSA и из мембран макрофагов для лечения сепсиса.

Как работают наногубки

Новые наногубки представляют собой наночастицы из биодеградируемого полимера, покрытые клеточными мембранами нейтрофилов — типа белых кровяных клеток.

Нейтрофилы — одни из первых клеток иммунной системы, реагирующих на патогены. Они также играют роль в развитии ревматоидного артрита.

Когда развивается артрит, клетки в суставах производят воспалительные белки — цитокины. Высвобождение цитокинов сигнализирует нейтрофилам войти в суставы. Там цитокины связываются с рецепторами на поверхности нейтрофилов, активируя их к выбросу ещё большего количества цитокинов, что привлекает больше нейтрофилов, и так далее.

Наногубки прерывают этот воспалительный каскад. Действуя как крошечные ловушки-приманки для нейтрофилов, они перехватывают цитокины и не дают им сигнализировать о привлечении новых нейтрофилов в суставы, уменьшая воспаление и повреждение.

Преимущества перед существующими методами

Наногубки предлагают перспективную альтернативу текущим методам лечения. Некоторые препараты на основе моноклональных антител помогают пациентам, но они нейтрализуют только специфические типы цитокинов. Этого недостаточно, потому что в процессе задействовано множество различных цитокинов и патологических молекул.

«Наш подход — взять клеточные мембраны нейтрофилов, которые естественным образом имеют рецепторы для связывания всех этих различных типов цитокинов, и использовать их для управления всей популяцией воспалительных молекул, — пояснил Лянфан Чжан. — Эта стратегия устраняет необходимость идентификации конкретных цитокинов».

Создание и испытания

Для создания наногубок исследователи разработали метод выделения нейтрофилов из цельной крови. Клетки обрабатывали, чтобы они набухли и лопнули, оставляя мембраны. Мембраны разбивали на мелкие фрагменты и смешивали с шарообразными полимерными наночастицами, что приводило к слиянию мембран с их поверхностью.

«Одной из основных проблем была отработка всего этого процесса, чтобы сделать его воспроизводимым», — отметил первый автор Цянчжэ Чжан.

В моделях тяжелого ревматоидного артрита у мышей инъекция наногубок в воспаленные суставы приводила к уменьшению отека и защищала хрящ от дальнейшего повреждения. Наногубки работали так же хорошо, как и лечение высокими дозами моноклональных антител. Они также сработали как профилактическое средство при введении до индукции болезни.

Перспективы

Профессор Чжан отмечает, что лечение наногубками не устраняет болезнь полностью: «Мы можем контролировать болезнь. Она не исчезает полностью. Но отек значительно уменьшается, а повреждение хряща сводится к минимуму».

Команда надеется, что их разработка однажды пройдет клинические испытания.