Ny nanopartikel stopper dissemineret sklerose, bliver nu testet for type 1-diabetes og astma

Som et gennembrud for nanoteknologi og multipel sklerose, en biologisk nedbrydelig nanopartikel viser sig at være det perfekte middel til snigende at levere et antigen, der narrer immunsystemet til at stoppe dets angreb på myelin og standse en model af recidiverende remitterende multipel sklerose (MS) hos mus, ifølge ny forskning i Northwestern Medicine.

Den nye nanoteknologi kan også anvendes på en række immunmedierede sygdomme, herunder type 1-diabetes, fødevareallergi og luftvejsallergi såsom astma.

I MS, immunsystemet angriber myelinmembranen, der isolerer nerveceller i hjernen, rygmarv og synsnerve. Når isoleringen er ødelagt, elektriske signaler kan ikke ledes effektivt, resulterer i symptomer, der spænder fra let følelsesløshed i lemmer til lammelse eller blindhed. Omkring 80 procent af MS-patienter er diagnosticeret med den recidiverende remitterende form af sygdommen.

Den nordvestlige nanoteknologi undertrykker ikke hele immunsystemet, ligesom nuværende behandlinger for MS, som gør patienter mere modtagelige for hverdagsinfektioner og højere kræftfrekvenser. Hellere, når nanopartiklerne bindes til myelinantigener og injiceres i musene, immunsystemet er nulstillet til det normale. Immunsystemet holder op med at genkende myelin som en fremmed angriber og stopper sit angreb på det.

"Dette er et meget væsentligt gennembrud inden for translationel immunterapi, " sagde Stephen Miller, en tilsvarende forfatter til undersøgelsen og Judy Gugenheim forskningsprofessor i mikrobiologi-immunologi ved Northwestern University Feinberg School of Medicine. "Det smukke ved denne nye teknologi er, at den kan bruges i mange immun-relaterede sygdomme. Vi ændrer simpelthen det antigen, der leveres."

"Den hellige gral er at udvikle en terapi, der er specifik for det patologiske immunrespons, i dette tilfælde angriber kroppen myelin, "Føjede Miller. "Vores tilgang nulstiller immunsystemet, så det ikke længere angriber myelin, men efterlader det normale immunsystems funktion intakt."

Nanopartikler, lavet af et let fremstillet og allerede FDA-godkendt stof, blev udviklet af Lonnie Shea, professor i kemisk og biologisk ingeniørvidenskab ved Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science.

"Dette er et stort gennembrud inden for nanoteknologi, viser, at du kan bruge det til at regulere immunsystemet, " sagde Shea, også en tilsvarende forfatter. Papiret vil blive offentliggjort 18. november i tidsskriftet Natur bioteknologi .

Miller og Shea er også medlemmer af Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center ved Northwestern University. Ud over, Shea er medlem af Institute for BioNanotechnology in Medicine og Chemistry of Life Processes Institute.

KLINISK FORSØG FOR MS-TES SAMME TILGANG – MED NØGLE FORSKEL

Undersøgelsens metode er den samme tilgang, der nu testes i multipel sklerosepatienter i et fase I/II klinisk forsøg - med en vigtig forskel. Forsøget bruger en patients egne hvide blodlegemer - en dyr og arbejdskrævende procedure - til at levere antigenet. Formålet med det nye studie var at se, om nanopartikler kunne være lige så effektive som de hvide blodlegemer som transportmidler. De var.

DEN STORE NANOPARTIKELFORDEL VED IMMUNOTERAPI

Nanopartikler har mange fordele; de kan let fremstilles i et laboratorium og standardiseres til fremstilling. De ville gøre den potentielle terapi billigere og mere tilgængelig for en generel befolkning. Ud over, disse nanopartikler er lavet af en polymer kaldet Poly(lactide-co-glycolide) (PLG), som består af mælkesyre og glykolsyre, begge naturlige metabolitter i den menneskelige krop. PLG bruges mest til bionedbrydelige suturer.

Det faktum, at PLG allerede er FDA-godkendt til andre applikationer, burde lette oversættelsen af ​​forskningen til patienter, Shea bemærkede. Miller og Shea testede nanopartikler af forskellige størrelser og opdagede, at 500 nanometer var mest effektivt til at modulere immunresponset.

"Vi administrerede disse partikler til dyr, der har en sygdom, der meget ligner recidiverende remitterende dissemineret sklerose og stoppede den i sine spor, " sagde Miller. "Vi forhindrede fremtidige tilbagefald i op til 100 dage, hvilket svarer til flere år i livet for en MS-patient."

Shea og Miller tester også i øjeblikket nanopartiklerne til behandling af type 1-diabetes og luftvejssygdomme såsom astma.

NANOPARTIKLER FOOL IMMUNSYSTEM

I undersøgelsen, forskere knyttede myelinantigener til nanopartiklerne og sprøjtede dem intravenøst ​​ind i musene. Partiklerne kom ind i milten, som filtrerer blodet og hjælper kroppen med at skille sig af med aldrende og døende blodlegemer. der, partiklerne blev opslugt af makrofager, en type immuncelle, som derefter viste antigenerne på deres celleoverflade. Immunsystemet betragtede nanopartiklerne som almindelige døende blodlegemer og intet at bekymre sig om. Dette skabte immuntolerance over for antigenet ved direkte at hæmme aktiviteten af ​​myelin-responsive T-celler og ved at øge antallet af regulatoriske T-celler, hvilket yderligere beroligede det autoimmune respons.

"Nøglen her er, at denne antigen/partikel-baserede tilgang til induktion af tolerance er selektiv og målrettet. I modsætning til generaliseret immunsuppression, som er den nuværende terapi, der bruges til autoimmune sygdomme, denne nye proces lukker ikke hele immunsystemet ned, " sagde Christine Kelley, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering direktør for afdelingen for Discovery Science and Technology ved National Institutes of Health, som understøttede forskningen. "Denne samarbejdsindsats mellem ekspertise inden for immunologi og bioteknik er et fantastisk eksempel på de enorme fremskridt, der kan gøres med videnskabeligt konvergerende tilgange til biomedicinske problemer."

"Vi er stolte af at dele vores ekspertise inden for terapeutisk udvikling med Dr. Stephen Millers stjernehold af akademiske forskere, " sagde Scott Johnson, DIREKTØR, præsident og grundlægger af Myelin Repair Foundation. "Ideen til at koble antigener til nanopartikler blev opfundet i diskussioner mellem Dr. Millers laboratorium, Myelin Repair Foundations rådgivende råd for lægemiddelopdagelse og Dr. Michael Pleiss, medlem af Myelin Repair Foundations interne forskerhold, og vi kombinerede vores indsats for at fokusere på patientorienterede, klinisk relevant forskning med brede implikationer for alle autoimmune sygdomme. Vores unikke forskningsmodel er designet til at fremme og udvinde innovationen fra den akademiske videnskab, som vi finansierer og overføre disse teknologier til kommercialisering. Det overordnede mål er at sikre, at denne vigtige terapeutiske vej har den bedste chance for at nå patienter, med MS og alle autoimmune sygdomme."