Çığır açan nano kalkan, seçici alerjik reaksiyonları engeller

Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, şiddeti kaşıntılı kurdeşen ve göz sulanmasından nefes darlığı ve hatta ölüme kadar değişebilen alerjik reaksiyonları önlemek için ilk seçici tedaviyi geliştirdiler.

Yeni tedaviyi geliştirmek için araştırmacılar nanopartikülleri, alerjik tepkilerden sorumlu spesifik bağışıklık hücrelerini (mast hücreleri olarak adlandırılan) kapatabilen antikorlarla süslediler. Nanopartikül ayrıca hastanın spesifik alerjisine karşılık gelen bir alerjen de taşır. Örneğin bir kişinin yer fıstığına alerjisi varsa, nanopartikül bir yer fıstığı proteini taşır.

Bu iki aşamalı yaklaşımda alerjen, spesifik alerjiden sorumlu olan mast hücrelerini harekete geçirir ve ardından antikorlar yalnızca bu hücreleri kapatır. Bu son derece hedefe yönelik yaklaşım, tedavinin tüm bağışıklık sistemini baskılamadan spesifik alerjileri seçici olarak önlemesini sağlar.

Farelerde yapılan bir çalışmada terapi, gözle görülür yan etkilere neden olmadan alerjik tepkileri önlemede %100 başarı gösterdi.

Araştırma bugün (16 Ocak) dergide yayınlandı. Doğa Nanoteknolojisi. Mast hücrelerini inhibe eden ve böylece belirli bir alerjene karşı alerjik tepkiyi önleyen ilk nanoterapiyi işaret ediyor.

Çalışmayı yöneten Northwestern'den Evan A. Scott, "Şu anda mast hücrelerini spesifik olarak hedef alacak herhangi bir yöntem mevcut değil" dedi. "Elimizdeki tek şey semptomları tedavi etmek için antihistaminikler gibi ilaçlar ve bunlar alerjiyi engellemiyor. Mast hücreleri aktive edildikten sonra histaminlerin etkilerini ortadan kaldırırlar. Belirli alerjenlere tepki veren mast hücrelerini etkisiz hale getirmenin bir yolunu bulabilirsek, o zaman anafilaksi gibi ciddi durumlardaki tehlikeli bağışıklık tepkilerini ve ayrıca mevsimsel alerjiler gibi daha az ciddi tepkileri durdurabiliriz."

Karşılanmayan en büyük ihtiyaç, yaşamı tehdit edebilen anafilaksidir. Bazı durumlarda oral immünoterapinin belirli biçimleri yararlı olabilir, ancak şu anda rahatsız edici gıda veya maddeden kaçınmak dışında bu tür reaksiyonları tutarlı bir şekilde önleyen FDA onaylı herhangi bir tedavi seçeneğimiz yok. Aksi takdirde şiddetli reaksiyonları tedavi etmek için epinefrin gibi tedaviler verilir; onları engellemeyin. Besin alerjisine karşı, eskiden kesinlikle kaçınmanız gereken bir besinin beslenmenize yeniden dahil edilmesini sürekli olarak mümkün kılan güvenli ve etkili bir tedavi olsaydı harika olmaz mıydı?”

Northwestern'den Dr. Bruce Bochner, alerji uzmanı ve çalışmanın ortak yazarı

Scott, Northwestern McCormick Mühendislik Okulu'nda Kay Davis Biyomedikal Mühendisliği Profesörü ve Simpson Querrey BiyoNanoteknoloji Enstitüsü ile Uluslararası Nanoteknoloji Enstitüsü'nün üyesidir. Bochner, Northwestern Üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi'nde Samuel M. Feinberg Emeritus Tıp Profesörüdür (alerji ve immünoloji). Makalenin ilk yazarı, Scott'ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan ve ilk yazarlardan Ph.D. olan Clayton Rische ile yakın işbirliği içinde çalışan Fanfan Du'dur. Bochner ve Scott ile Ph.D. Yang Li'nin ortak danışmanlığını yaptığı aday. Scott laboratuvarındaki aday.

Zor hedef

İnsan vücudundaki hemen hemen tüm dokularda bulunan mast hücrelerinin, alerjik tepkilerden birincil olarak sorumlu olduğu bilinmektedir. Ancak kan akışının düzenlenmesi ve parazitlerle mücadele de dahil olmak üzere başka önemli roller de oynarlar. Bu nedenle, alerjik reaksiyonları önlemek için mast hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılması, diğer faydalı, sağlıklı tepkilere zarar verebilir.

Bochner, "Bazı ilaçlar geliştirilme aşamasında olmasına rağmen, şu anda mast hücrelerini inhibe eden veya ortadan kaldıran FDA onaylı bir ilaç yok" dedi. "Bu zordu çünkü mast hücresi aktivasyonunu veya hayatta kalmasını etkileyebilen ilaçlar aynı zamanda mast hücreleri dışındaki hücreleri de hedef alıyor ve dolayısıyla diğer hücreler üzerindeki etkilerden dolayı istenmeyen yan etkilere sahip olma eğiliminde."

Önceki çalışmada Bochner, mast hücrelerinde yüksek oranda ve seçici bir şekilde bulunan benzersiz bir inhibitör reseptör olan Siglec-6'yı tanımladı. Araştırmacılar bu reseptörü bir antikorla hedefleyebilirlerse alerjiyi önlemek için mast hücrelerini seçici olarak engelleyebilirler. Ancak bu antikorun tek başına tanıtılması yetersiz kaldı.

Scott, "Etki yaratacak kadar yüksek bir antikor konsantrasyonu elde etmek zordu" dedi. "Bir nanoparçacık kullanarak bu konsantrasyonu arttırıp arttıramayacağımızı merak ettik. Eğer bir nanoparçacık üzerine yüksek yoğunlukta antikorlar yerleştirebilirsek, onu kullanışlı hale getirebiliriz.”

Antikorların bir parçacığa yapıştırılması

Antikorları bir nanoparçacık üzerine paketlemek için Scott ve ekibi başka bir zorluğun üstesinden gelmek zorunda kaldı. Proteinlerin (antikorlar gibi) bir nanopartiküle yapışması için, proteinin biyolojik aktivitesini etkileyen, proteini açan (veya denatüre eden) bir kimyasal bağ oluşturmaları gerekir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için Scott, daha önce laboratuvarında geliştirilen bir nanopartiküle yöneldi.

Sabit yüzeylere sahip daha standart nanopartiküllerin aksine, Scott'ın yeni geliştirdiği nanopartikül, farklı solventlere ve proteinlere maruz kaldığında yönlerini bağımsız olarak değiştirebilen dinamik polimer zincirlerinden oluşuyor. Sıvı çözeltilere konulduğunda zincirler, su molekülleri ile uygun elektrostatik etkileşimler elde edecek şekilde kendilerini yönlendirirler. Ancak bir protein nanoparçacık yüzeyine dokunduğunda, arayüzdeki spesifik küçük polimer zincirleri, proteine ​​kovalent olarak bağlanmadan stabil bir şekilde tutunmak için yönlerini değiştirir. Scott'ın ekibi ayrıca protein yüzeylerindeki su itici ceplerin istikrarlı etkileşimin anahtarı olduğunu buldu.

Yüzeylere bağlandıklarında proteinler tipik olarak denatüre olup biyoaktivitelerini kaybederler. Scott'ın nanopartiküllerinin benzersiz bir özelliği, 3 boyutlu yapılarını ve biyolojik işlevlerini korurken enzimleri ve antikorları stabil bir şekilde bağlayabilmeleridir. Bu, anti-Siglec-6 antikorlarının mast hücre reseptörlerine karşı güçlü afinitelerini koruduğu anlamına gelir; nanopartikül yüzeylerine bağlandığında bile.

Scott, "Bu benzersiz derecede dinamik bir yüzey" dedi. "Standart stabil bir yüzey yerine yüzey kimyasını değiştirebilir. Gerektiğinde hem su hem de proteinlerle olumlu etkileşimleri en üst düzeye çıkarmak için yönelimlerini değiştirebilen küçük polimer bileşik zincirlerinden oluşuyor."

Scott'ın ekibi nanopartikülleri antikorlarla karıştırdığında, antikorların %100'e yakını, spesifik hedeflerine bağlanma yeteneklerini kaybetmeden nanopartiküllere başarılı bir şekilde bağlandı. Bu, mast hücrelerini hedeflemek için yoğun şekilde paketlenmiş ve yüksek düzeyde kontrol edilebilir miktarlarda çok sayıda farklı antikor içeren yüzeyler kullanan nanopartikül bazlı bir terapiyle sonuçlandı.

Seçici kapatma

Birinin alerjik hale gelmesi için mast hücreleri, söz konusu spesifik alerjene yönelik antikorları, özellikle de immünoglobulin E (IgE) antikorlarını yakalar ve görüntüler. Bu, mast hücrelerinin -; ve -'ye tepki verin; tekrar maruz kalındığında aynı alerjen.

Scott, "Yer fıstığı alerjiniz varsa ve geçmişte yer fıstığına tepki göstermişseniz, bağışıklık hücreleriniz yer fıstığı proteinlerine karşı IgE antikorları üretti ve mast hücreleri bunları topladı" dedi. “Şimdi bir fıstık daha yemeni bekliyorlar. Bunu yaptığınızda birkaç dakika içinde yanıt verebilirler ve yanıt yeterince güçlüyse anafilaksi ile sonuçlanabilir."

Belirli bir alerjene yanıt vermek üzere mast hücrelerini seçici olarak hedeflemek için araştırmacılar, terapilerini yalnızca o alerjen için IgE antikorları taşıyan mast hücrelerini devreye alacak şekilde tasarladılar. Nanopartikül, mast hücreleri üzerindeki IgE antikorlarıyla etkileşime geçmek için bir protein alerjeni kullanıyor ve ardından mast hücresinin tepki verme yeteneğini kapatmak üzere Siglec-6 reseptörüne bağlanmak için bir antikor kullanıyor. Ve yalnızca mast hücreleri Siglec-6 reseptörlerini gösterdiğinden, nanopartikül diğer hücre türlerine bağlanamaz; Yan etkileri etkili bir şekilde sınırlandıran bir strateji.

Scott, "İstediğiniz herhangi bir alerjeni kullanabilirsiniz ve o alerjene verilen yanıtı seçici olarak kapatacaksınız" dedi. "Alerjen normalde mast hücresini aktive eder. Ancak alerjen bağlanırken aynı zamanda nanopartikül üzerindeki antikor da inhibitör Siglec-6 reseptörüne bağlanır. Bu iki çelişkili sinyal göz önüne alındığında, mast hücresi aktive olmaması ve o alerjeni kendi haline bırakması gerektiğine karar verir. Belirli bir alerjene verilen yanıtı seçici olarak durdurur. Bu yaklaşımın güzelliği tüm mast hücrelerinin öldürülmesini veya ortadan kaldırılmasını gerektirmemesidir. Ve güvenlik açısından bakıldığında, eğer nanoparçacık yanlışlıkla yanlış hücre tipine bağlanırsa, o hücre yanıt vermeyecektir."

Farelerde anafilaksinin önlenmesi

İnsan dokusundan türetilen mast hücrelerini kullanarak hücresel kültürlerde başarı gösterdikten sonra araştırmacılar, terapilerini insanlaştırılmış bir fare modeline taşıdılar. Farelerdeki mast hücrelerinde Siglec-6 reseptörü bulunmadığından Bochner'in ekibi, dokularında insan mast hücrelerinin bulunduğu bir fare modeli geliştirdi. Araştırmacılar fareleri bir alerjene maruz bıraktılar ve aynı anda nanoterapiyi de verdiler.

Hiçbir fare anafilaktik şok yaşamadı ve hepsi hayatta kaldı.

Scott, "Alerjik bir tepkiyi izlemenin en basit yolu vücut sıcaklığındaki değişiklikleri izlemektir" dedi. "Sıcaklıkta herhangi bir değişiklik görmedik. Yanıt yoktu. Ayrıca fareler sağlıklı kaldı ve herhangi bir alerjik reaksiyon belirtisi göstermedi."

Bochner, "Fare mast hücrelerinin yüzeylerinde insanlarda olduğu gibi Siglec-6 bulunmuyor, ancak bu nanopartikülleri dokularında insan mast hücreleri bulunan özel farelerde test ederek gerçek insan çalışmalarına şimdilik mümkün olduğunca yaklaştık" dedi. . "Bu insanlaştırılmış farelerin anafilaksiden korunduğunu göstermeyi başardık."

Daha sonra araştırmacılar, mast hücresi kanserinin nadir bir türü olan mastositoz da dahil olmak üzere mast hücresi ile ilgili diğer hastalıkların tedavisi için nanoterapilerini keşfetmeyi planlıyorlar. Ayrıca, diğer hücre türlerine zarar vermeden mastositozda mast hücrelerini seçici olarak öldürmek için nanopartiküllerin içine ilaç yükleme yaklaşımlarını da araştırıyorlar.

"Birden fazla biyoaktif proteinin kontrollü adsorpsiyonu, hedeflenen mast hücre nanoterapisini mümkün kılar" çalışması, Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü (bağış numarası 1R01EB030629-01A1) ve Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü (bağış numarası R21AI159586) tarafından desteklenmiştir.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.news-medical.net/news/20240116/Breakthrough-nano-shield-blocks-selective-allergic-reactions.aspx