Наночастицы помогут вовремя завершить воспалительную реакцию

Новый наномедицинский препарат гарантирует своевременное разрешение воспаления

LifeSciencesToday по материалам Brigham and Women's Hospital (Clearing Up Inflammation with Pro-resolving Nanomedicines) и Columbia University Medical Center (New Nanomedicine Resolves Inflammation, Promotes Tissue Healing)

Воспаление – естественный механизм защиты организма от вторжения патогенных микроорганизмов и повреждения тканей. При остром воспалении патогены и медиаторы воспаления удаляются из организма. При хронических воспалительных состояниях стадия разрешения (завершения) воспалительного процесса нарушается.

Разрешение воспаления включает нейтрализацию химических медиаторов, восстановление нормальной сосудистой проницаемости, прекращение лейкоцитарной инфильтрации и, наконец, удаление отечной жидкости, белка, лейкоцитов, инородных агентов и некротизированных остатков – ВМ.

В настоящее время широко распространено мнение, что нарушение разрешения воспаления является одним из основных факторов, способствующих прогрессированию ряда тяжелых заболеваний, таких как атеросклероз, артрит, нейродегенеративные заболевания и, в первую очередь, рак. Поскольку уровень воспаления при этих заболеваниях очень высок, для его сдерживания необходимы терапевтические препараты с адресным действием.

Ученые Женской больницы Бригема (Brigham and Women's Hospital, BWH), Медицинского центра Колумбийского университета (Columbia University Medical Center, CUMC), Школы медицины Маунт Синай (School of Medicine at Mount Sinai) и Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) разработали мельчайшие наночастицы, менее 100 нм в диаметре, способные инкапсулировать и высвобождать пептидный препарат, стимулирующий стадию разрешения воспалительного процесса. Они показали, что эти частицы, контролируемо высвобождающие свой терапевтический груз в течение длительного времени, являются мощным нанопрепаратом с селективным таргетингом зон воспаления. Уникальность новых наночастиц состоит в том, что их мишенями является внеклеточная микросреда воспаленной ткани. Частицы медленно высвобождают свой мощный разрешающий воспаление груз таким образом, что он распространяется по воспаленной ткани. Там препарат связывается с рецепторами на плазматической мембране активированных лейкоцитов и в значительной степени подавляет их активность.

Исследование опубликовано в интернет-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (Kamaly et al., Development and in vivo efficacy of targeted polymeric inflammation-resolving nanoparticles).

«Красота этого подхода заключается в том, что, в отличие от многих других противовоспалительных стратегий, в нем для предотвращения развития воспалительных повреждений используется принцип самой природы, который не подавляет защитные силы организма и способствует восстановлению тканей», - комментирует разработку старший соавтор исследования Ира Табас (Ira Tabas), MD, PhD, профессор CUMC.

В качестве строительных блоков самоорганизующихся адресных наночастиц были разработаны полимеры, состоящие из трех цепочек. Одна цепочка делает возможным захват и контролируемое высвобождение терапевтического груза, в данном случае пептида, имитирующего проразрешительные свойства белка аннексина A1, – Aс2-26. Вторая цепочка делает наночастицы невидимыми для иммунной системы и печени, создавая условия для их долгосрочной циркуляции после системного введения. Благодаря третьей наночастицы становятся самонаводящимися – их мишенью является белок коллаген-IV в стенке сосудов. Таким образом, наночастицы способны селективно притягиваться к поврежденной сосудистой сети и высвобождать терапевтический противовоспалительный груз, где это необходимо, эффективно стимулируя разрешение воспалительного процесса.

«Эти адресные полимерные наночастицы способны в очень малых дозах предотвращать инфильтрацию нейтрофилами – самым распространенным видом лейкоцитов – больных или травмированных тканей», – говорит соведущий автор Назила Камали (Nazila Kamaly), PhD, постдокторант BWH. «Их действие подавляет секрецию нейтрофилами сигнальных молекул, способных привести к постоянному состоянию гипервоспаления и дальнейшим осложнениям болезни».

«Наночастицы, селективно связывающиеся с поврежденными сосудами, могут сыграть большую роль в лечении распространенных заболеваний, таких как атеросклероз, где в основе патологии лежит повреждение сосудов. Эта работа предлагает новый адресный нанопрепарат для развивающейся области разрешения воспаления – поля, пионером изучения которого был доктор Чарльз Серхан (Charles Serhan) из BWH», – говорит соведущий автор исследования Габриэль Фредман (Gabrielle Fredman), PhD, постдокторант Медицинского центра Колумбийского университета.

Полимерные наночастицы были испытаны на мышах с перитонитом (воспалением брюшины – тонкой оболочки, выстилающей внутреннюю поверхность брюшной полости) и с ишемически-реперфузионным повреждением задних конечностей (повреждением тканей, возникающем при восстановлении кровоснабжения после периода ишемии).

У мышей с перитонитом внутривенное введение Ac2-26-содержащих наночастиц значительно более эффективно ограничивало рекрутинг нейтрофилов, а также ускоряло разрешение воспалительного процесса, чем внутривенное введение не защищенного наночастицами пептида Ac2-26. У мышей с реперфузионным повреждением наночастицы уменьшали повреждение тканей в сравнении с каждым из двух типов контрольных наночастиц – содержащих пептид Aс2-26, в котором аминокислоты были «перемешаны», чтобы сделать его биологически неактивным, и Aс2-26-наночастицами без таргетинг-компонента, делающего их мишенью коллаген-IV.

После введения в кровь адресные полимерные наночастицы (показаны розовым), мишенью которых является коллаген-IV, концентрируются в зоне воспаления. «Самоорганизующиеся адресные наночастицы, способные разрешать воспаление, могут широко использоваться в медицине, в том числе для лечения атеросклероза», – считает соведущий автор исследования директор Лаборатории наномедицины и биоматериалов BWH Омид Фарохзад (Omid Farokhzad), MD.
Фото: Farokhzad Lab

В настоящее время ученые работают над наночастицами для лечения атеросклероза: предварительные эксперименты показывают, что они способны к таргетингу атеросклеротических бляшек.

Уже подана заявка на патент на разрешающие воспаление адресные полимерные наночастицы для лечения целого ряда хронических воспалительных заболеваний, включая атеросклероз, аутоиммунные заболевания, сахарный диабет 2 типа и болезнь Альцгеймера.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
03.04.2013