Nanopartikler retter sig mod antiinflammatoriske lægemidler, hvor det er nødvendigt

Forskere ved University of Illinois i Chicago har udviklet et system til præcis levering af antiinflammatoriske lægemidler til immunceller, der er gået ud af kontrol, mens de skåner deres velopdragne kolleger. Deres resultater blev offentliggjort online 23. februar i Natur nanoteknologi .

Systemet bruger nanopartikler lavet af bittesmå stykker protein designet til at binde sig til unikke receptorer, der kun findes på neutrofiler, en type immuncelle involveret i skadelige akutte og kroniske inflammatoriske reaktioner.

I et normalt immunrespons, neutrofiler, der cirkulerer i blodet, reagerer på signaler fra skadede eller beskadigede blodkar og begynder at samle sig ved skaden, hvor de opsluger bakterier eller affald fra skadet væv, der kan forårsage infektion. Ved kronisk betændelse, neutrofiler kan hobe sig op på skadestedet, klæber til blodkarvæggene og til hinanden og bidrager til vævsskader.

Adhæsion af neutrofiler til blodkarvæggene er en vigtig faktor ved akut lungeskade, hvor det kan hæmme udvekslingen af ​​gasser mellem lunger og blod, fører til alvorlige vejrtrækningsproblemer. Hvis ubehandlet, sygdommen har en dødelighed på 50 procent på intensivafdelinger.

Kortikosteroider og ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler, der bruges til at behandle inflammatoriske sygdomme, er "stumpe instrumenter, der påvirker hele kroppen og har nogle betydelige bivirkninger, " siger Asrar B. Malik, Schweppe Family Distinguished Professor og leder af farmakologi ved UIC College of Medicine, der er hovedforfatter af avisen.

Neutrofiler, der sidder fast i blodkar eller klumpet sammen, har unikke receptorer på deres overflade, som cirkulerende neutrofiler mangler. Malik og hans kolleger designede en nanopartikel for at drage fordel ved at indlejre den med et antiinflammatorisk lægemiddel. Nanopartiklerne binder sig til receptorerne, og neutrofilerne internaliserer nanopartiklerne. En gang indenfor, det antiinflammatoriske lægemiddel virker på at "pakke" neutrofilen ud og lade den komme ind i blodbanen igen.

"Nanopartiklen er meget som en trojansk hest, " sagde Malik. "Det binder til en receptor, der kun findes på disse aktiverede, klæbrige neutrofiler, og cellen opsluger automatisk det, der binder sig der. Fordi cirkulerende neutrofiler mangler disse receptorer, systemet er utroligt præcist og retter sig kun mod de immunceller, der aktivt bidrager til inflammatorisk sygdom."

Malik, sammen med forskningsassistent Zhenjia Wang og adjunkt Jaehyung Cho, brugt intravital mikroskopi til at følge nanopartikler i realtid hos mus med induceret vaskulær inflammation. Nanopartiklerne blev mærket med et fluorescerende farvestof, og kunne ses binde sig til og trænge ind i neutrofiler klynget sammen på de indre vægge af kapillærer, men binder ikke til frit cirkulerende neutrofiler. Hvis forskerne vedhæftede et lægemiddel kaldet piceatannol, som forstyrrer celle-celleadhæsion, til nanopartiklerne, de observerede, at klynger af neutrofiler, der optog partiklerne, løsnede sig fra hinanden og fra blodkarvæggen. Cellerne var i realiteten neutraliseret og kunne ikke længere bidrage til betændelse på stedet for en skade.

Fundene, Malik sagde, "viser, at nanopartikler kan bruges til at levere lægemidler i en meget målrettet, specifik måde til aktiverede immunceller og kunne designes til at behandle en bred vifte af inflammatoriske sygdomme."