Разработиха нанотерапия за инхибиране на мастоцити, която предотвратява реакцията към специфичен алерген

Изследователите от Северозападния Университет в Чикаго, САЩ, създадоха наночастици, покрити с антитела, насочени към специфични имунни клетки (мастоцити), отговорни за алергичните реакции.

Какво представляват алергичните реакции?

Алергиите са реакции на тялото ви към чужди вещества, (като цветен прашец, пчелна отрова, косми на домашни любимци, или храна), които са обикновено са безвредни и не предизвиква реакция при повечето хора. Когато имате алергия, имунната ви система произвежда антитела, които идентифицират определен алерген като вреден, въпреки че не е такъв. При контакт с алергена, реакцията на имунната ви система може да възпали кожата, синусите, дихателните пътища или храносмилателната система.

Когато някой получи алергия, неговите имунни клетки създават IgE антитела срещу съответния алерген (почти винаги протеин), които се свързват със специфични рецептори на повърхността на мастоцитите и там се съхраняват. При повторна среща със същия алерген, антителата го разпознават и свързват. Това се последва от активиране на мастоцитите и освобождаване на складираните в тях хистамин и други активни субстанции, отоворни за алергичната реакция.  

„Понастоящем няма налични методи за конкретно насочване към мастоцитите“, казва Евън Скот, ръководител на изследването. „Всичко, което имаме, са лекарства като антихистамини за лечение на симптомите, а те не предотвратяват алергиите.Те противодействат на ефектите на хистамина, след като мастоцитите вече са били активирани. Ако имахме начин да инактивираме мастоцитните клетки, които реагират на специфични алергени, тогава бихме могли да спрем опасни имунни реакции в тежки ситуации като анафилаксия, както и по-малко сериозни реакции като сезонни алергии“.

Засега единственият начин за предотвратяване на алергична реакция е избягването на контакт с алергена (прах, плесен, животински косми, аромати, полени, лекарства и др)

Първата селективна терапия за предотвратяване на алергични реакции

В близко бъдеще това може да се промени и заслугата е на изследователите от Северозападния университет. Те са разработили първата, селективно насочена към мастоцитите, терапия за предотвратяванена алергични реакции, която е базирана на наночастици.
Наночастиците са покрити с антитела, които изключват специфичните за конкретната алергия мастоцити. Те носят и специфичен алерген, отговорен за алергията на пациента. Подходът е двуетапен: алергенът ангажира точните мастоцити, отговорни за специфичната алергия, и след това антителата блокират реакцията на тези клетки.

Какво представляват мастоцитите?

Разположени в почти всички тъкани в човешкото тяло, мастоцитите имат много функции. Тъй като те са основно отговорни за алергичните реакции, потискането на активирането им може да предотврати тези реакции. Но поради другите им важни функции, пълното им елиминиране може да навреди на редица полезни, здравословни реакции.

„Въпреки че някои лекарства са в процес на разработка, в момента няма одобрени от FDA лекарства, които инхибират или елиминират мастоцитите“, каза д-р Брус Бохнер, съавтор в проучването.„Това беше трудно главно защото лекарствата, които могат да повлияят на активирането или оцеляването на мастоцитите, също са насочени и към клетки, различни от мастоцитите, и по този начин са склонни да имат нежелани странични ефекти, дължащи се на влияние върху други клетки.“

Предимството на създадения от изследователите нов подход е, че селективно се блокират специфични за конкретната алергия мастоцити, без да се потиска цялата имунна система.

Идеята за опаковане на наночастици

В предишна своя работа д-р Брус Бохнер  идентифицира Siglec-6, уникален инхибиторен рецептор, селективен за мастоцитите. Идеята е да се таргетира този рецептор с антитяло, което би позволило селективно да се инхибират мастоцитните клетки и да се предотвратят алергиите. Въвеждането на това антитяло е било неуспешно поради трудности с достигането на достатъчно висока концентрация.

В търсене на ефективно решение учените се насочват към наночастиците като носител на антителата. Идеята им е да „опаковат“ наночастицата с достатъчно висока плътност антитела, за да я направят ефективна.

Как точно да се „залепят“ антителата към наночастицата?

За да могат протеини като антитела, да се задържат към наночастиците, те обикновено образуват връзка, която ги денатурира, лишавайки ги от биоактивност.

Този проблем е преодолян с използването на създадени от изследователите специални наночастици, съставени от динамични полимерни вериги, които могат независимо да променят ориентацията си, когато са изложени на различни разтворители и протеини.

Когато протеин е прикрепен към повърхността на наночастицата, полимерните вериги обръщат позицията си, за да задържат протеина стабилно, без да се свързват с него, като по този начин запазват функцията му. Водоотблъскващи джобове на повърхността на протеина са ключови за поддържането на стабилно взаимодействие.

„Това е уникално динамична повърхност“, казва Евън А. Скот. „Вместо стандартна стабилна повърхност, тя може да промени своята повърхностна химия. Изработен е от малки полимерни вериги от съединения, които могат да обърнат ориентацията си, за да увеличат максимално благоприятните взаимодействия както с вода, така и с протеини, ако е необходимо.“

Изследователите установяват, че близо 100% от антителата се прикрепват към наночастиците, без да губят способността си да се свързват с техните специфични мишени. Получават се наночастици, чиято повърхност е плътно опакована с много контролирани количества от антитела, насочени към мастоцитните клетки.
В настоящето проучване наночастиците са покрити с анти-Siglec-6 антителата, които запазват силния си афинитет към съответните рецептори на мастоцитните клетки.

Как селективно се изключват само отговорните за алергията мастоцити?

Изследователите проектират своята терапия така че да ангажира само мастоцитите, носещи IgE антитела за определен алерген. За целта наночастицата носи съответен на конкретната алергия протеинов алерген, който позволява да се свърже с точните мастоцити, носители на съответните IgE антитела и отговорни за алерията. В същото време анти-Siglec-6 антитела, с които е покрита наночастицата, блокират Siglec-6 рецептора точно на тези мастоцити и така избирателно изключват само тях.

„Можете да използвате всеки алерген, който искате, и селективно ще изключите отговора на този алерген“, казва Евън А. Скот.

Не се изисква убиване или елиминиране на всички мастоцити, в което е голямото предимство на този подход:
И тъй като само мастоцитите показват Siglec-6 рецептори, наночастиците не могат да се свържат с други типове клетки, което свежда до минимум риска от страничните ефекти. Ако наночастицата случайно се прикрепи към грешен тип клетка, тази клетка просто няма да реагира.

В пилотно проучване върху хуманизирани миши модели, терапията предотвратява анафилаксия при всички мишки, изложени на алерген

След успешното използване на новите наночастици върху мастоцитни култури, получени от човешка тъкан, изследователите тестват терапията върху миши модели. Тъй като мастоцитите при мишки не притежават Siglec-6 рецептори, изследователите разработват модел с човешки мастоцити в техните тъкани. Мишките са изложени на алерген и едновременно с това интраженозно е приложена нанотерапия. Всички животни са оцелели и нито едно не е получило анафилаксия.
„Най-лесният начин за наблюдение на алергична реакция е да се проследят промените в телесната температура“, казва Евън  А. Скот. „Не видяхме промени в температурата. Нямаше отговор. Освен това мишките останаха здрави и не показаха никакви външни признаци на алергична реакция.“

Ползи от изследването

Изследователите виждат в откритието си възможност за създаване на безопасно и ефективно лечение на хранителна алергия. Предлаганият нанотерапевтичен подход би могъл да направи възможно повторното въвеждане на храна в диетата, която до този момент пациентите с алергия трябва стриктно да избягват. Учените виждат и други възможности за използване на откритието. Те планират да използват нанотерапия за лечение на други заболявания, свързани с мастоцитите, включително рядка форма на рак на мастоцитите, наречена мастоцитоза. Ще се изследват възможности за зареждането на лекарства в наночастиците, които убиват селективно мастоцитите при мастоцитоза, без да увреждат други видове клетки.