Наночастицы очистят кровь от опасных иммунных молекул
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Иммунная система иногда работает слишком активно, производя избыток белков и фрагментов генетического материала — иммунных медиаторов. Их накопление в крови вызывает тяжелое воспаление, которое может привести к сепсису и острому повреждению легких. Сепсис — это угрожающая жизни реакция на бактериальную, вирусную или грибковую инфекцию. Острое повреждение легких возникает, когда воспаление вызывает утечку жидкости в легкие, нарушая дыхание и потенциально приводя к дыхательной недостаточности. Об этом пишет издание Phys.org.
Ученые и инженеры ищут способы удалять лишние иммунные медиаторы из крови. Один из подходов — лизосом-таргетирующие химеры (LYTACs), молекулы, которые направляют белки в лизосомы — органеллы, перерабатывающие отходы клеток. Исследователи из Наньянского технологического университета создали новые LYTACs на основе наночастиц, названные SOLIDs (stiffness-oriented lysosome self-sorting nanodegraders). Их работа опубликована в Nature Nanotechnology.
«Лизосомы — естественное место деградации белков в клетках, — пояснили Tech Xplore доктор Цзяянь Ву и профессор Каньи Пу, первый и старший авторы статьи. — Технология LYTACs захватывает белки-мишени и транспортирует их в лизосомы для разрушения. Однако обычные LYTACs используют для нацеливания на лизосомы специальный фрагмент, который может быть подвержен сывороточным помехам».
Группа Пу много лет разрабатывает специализированные материалы. Ранее они обнаружили, что наночастицы из полупроводящих полимеров (SP NPs) накапливаются в лизосомах без дополнительного фрагмента. «Это вдохновило нас на создание SOLIDs — наночастиц, которые самонаправляются в лизосомы и могут удалять патогенные факторы из сыворотки крови», — сказал Пу.
SOLID имеет два слоя: жесткое ядро из полупроводящего полимера (средний модуль Юнга 3,57 ГПа) и внешнюю оболочку из PEG — биосовместимого полимера. Жесткое ядро механически воздействует на клеточную мембрану, способствуя захвату наночастиц клетками и их накоплению в лизосомах. Оболочка PEG настраивается под конкретные цели: на нее можно прикрепить антитела или нуклеиновые кислоты для захвата определенных молекул.
В крови SOLID захватывает патогенные молекулы, а затем белки ApoE и C3 направляют наночастицы в печень (91,6% дозы) и селезенку (5,5%). В печени наночастицы поглощаются клетками, богатыми лизосомами. В эксперименте ученые настроили SOLID на захват двух иммунных медиаторов — цитокина IL-6 и олигонуклеотида CpG1826 — и протестировали на мышах с сепсисом и острым повреждением легких. Результаты показали, что SOLID эффективнее удаляет медиаторы, чем другие терапии на основе антител и LYTACs.
«Наша работа подчеркивает, что механические свойства наночастиц определяют их нацеливание на органеллы, устанавливает печень как главное место лизосомальной деградации и предлагает новый путь лечения заболеваний путем очистки сыворотки от патогенных медиаторов», — отметил Пу. SOLIDs могут стать персонализированными нанодеградерами для пациентов с цитокиновыми штормами, вызванными вирусными инфекциями или иммунотерапией рака.
Перед клиническими испытаниями на людях предстоит дополнительно подтвердить безопасность и эффективность наночастиц. Исследователи также изучают возможность направлять SOLID в другие органы для лечения локальных заболеваний.
