Вакцины из крови
Красные кровяные клетки не только переносят кислород из легких в органы, они также помогают организму бороться с инфекциями, захватывая патогенные микроорганизмы на своей поверхности, нейтрализуя и представляя их иммунным клеткам в селезенке и печени. Группа исследователей из Института Висса и Школы инженерных и прикладных наук Джона Полсона (SEAS) Гарвардского университета использовала эту врожденную способность и создала технологию доставки антигенов эритроцитами к антигенпрезентирующим клеткам в селезенке для генерации иммунного ответа. Новый подход успешно замедлили рост опухолей у мышей и может также использоваться в качестве биосовместимого адъюванта для различных вакцин. Технология получила название эритроцит-управляемый иммунный таргетинг (Erythrocyte-Driven Immune Targeting, EDIT).
Не убивай меня, а проверь
Использование эритроцитов в качестве средств доставки лекарств – не новая идея, но подавляющее большинство существующих технологий предназначаются для легких, потому что прохождение через плотную сеть капилляров в них приводит к отделению груза от эритроцитов.
Исследовательской группе сначала нужно было выяснить, как прикрепить антигены к эритроцитам достаточно сильно, чтобы они в неизмененном виде могли достичь селезенки. Они покрыли наночастицы полистирола овальбумином – основным белком яичного белка, который, как известно, вызывает слабый иммунный ответ, а затем инкубировали их с мышиными эритроцитами. При соотношении наночастиц к эритроцитам 300:1 наибольшее количество наночастиц были связаны с клетками. Около 80% получившихся комплексов не разрушались при воздействии напряжения сдвига, характерного для капилляров легких, и умеренно экспрессировали молекулы фосфатидилсерина.
Появление фосфатидилсерина на наружной мембране клетки служит индикатором апоптоза, высокий уровень его в эритроцитах – это, по сути, сигнал «убей меня» для селезенки – его исследователи хотели избежать. Небольшое количество фосфатидилсерина, как рассчитывали авторы, вместо «убей меня» подаст сигнал «проверь меня» антигенпрезентирующим клеткам селезенки, и последние затем заберут наночастицы с антигеном без разрушения эритроцитов.
Чтобы проверить эту гипотезу, группа вводила эритроциты, покрытые наночастицами, мышам, а затем отслеживала, в каких органах они накапливались. Через 20 минут после инъекции более 99% наночастиц были отделены от клеток крови, и в селезенке присутствовало больше наночастиц, чем в легких. Более высокое накопление наночастиц в селезенке сохранялось до 24 часов, а количество EDIT-эритроцитов без груза в кровотоке оставалось неизменным, то есть эритроциты успешно доставили свои грузы в селезенку без разрушения.
Эффективные вакцины без адъювантов
Показав, что наночастицы были успешно доставлены в селезенку in vivo, исследователи затем оценили, вызывали ли антигены на поверхности наночастиц иммунный ответ. Мышам вводили EDIT один раз в неделю в течение трех недель, а затем анализировали клетки селезенки. У получавших лечение мышей было выявлено восьмикратное увеличение числа Т-лимфоцитов, демонстрирующее успешную доставку овальбумина, по сравнению с мышами, которым вводили «свободные» наночастицы или которые не получали никакого лечения. Мыши, получавшие EDIT, также продуцировали в крови больше антител против овальбумина, чем любая другая группа мышей.
Чтобы увидеть, могут ли вызванные EDIT иммунные реакции потенциально предотвращать или лечить заболевание, группа повторила трехнедельную профилактическую инъекцию EDIT мышам, а затем привила им клетки лимфомы, которые экспрессировали овальбумин. У мышей после EDIT рост опухоли был примерно в три раза медленнее по сравнению с контрольной группой и группой, которая получала свободные наночастицы, и было меньшее количество жизнеспособных раковых клеток. Этот результат значительно увеличил интервал времени, в течение которого опухоль могла быть излечена до того, как болезнь убила мышей.
Группа продолжает работать над пониманием того, как именно иммунный ответ на антиген, представленный EDIT, генерируется антигенпрезентирующими клетками селезенки, и планирует протестировать метод с другими антигенами, помимо овальбумина. Исследователи надеются получить дополнительную информацию и использовать ее для достижения оптимальных условий клинического применения технологии EDIT.
Статья A.Ukidve el al. Erythrocyte-driven immunization via biomimicry of their natural antigen-presenting function опубликована в журнале PNAS.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wyss Institute: Better vaccines are in our blood.