Sukkerbelagt nanorm ikke til morgenmad i det menneskelige immunsystem

Jern -nanopartikler injiceret før magnetisk resonansbilleddannelse kan gøre væv mere synlige, og de samme nanopartikler kan give læger mulighed for præcist at målrette tumorer med nye lægemidler. Imidlertid, blandt udfordringerne ved den praktiske brug af nanopartikler i menneskekroppen er, hvad forskere omtaler som mangel på "hæmokompatibilitet" - nanopartikler har en tendens til at blive angrebet og ryddet af immunsystemet, negerer deres anvendelighed og kan også forårsage bivirkninger, herunder stød og tab af blodtryk. En undersøgelse fra University of Colorado Cancer Center, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano beskriver en vigtig mekanisme, immunsystemet bruger til at målrette jern -nanopartikler og bringer forskere et skridt tættere på at hjælpe nanopartikler med at undgå denne aktivering.

"I bund og grund, vi forsøgte at forstå, hvordan immunsystemet genkender nanopartikler, "siger Dmitri Simberg, Ph.d., efterforsker ved CU Cancer Center og adjunkt på Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, papirets seniorforfatter.

Simberg og kolleger startede med at injicere en version af sukkerpolymer dextranovertrukne jern -nanopartikler kendt som superparamagnetiske nanorme i mus. Som forventet, musens immunsystem angreb nanopartiklerne, som det fremgår af "optagelse" af mange immunceller, herunder lymfocytter, neutrofiler og monocytter.

"Imidlertid, vi så ikke den samme immuncelleoptagelse hos mus med en meget specifik mangel, ”Siger Simberg.

Én kategori af testede mus var konstrueret til at være ude af stand til at fremstille proteiner, der er vigtige for "komplementsystemet" - en af ​​immunsystemets mekanismer til genkendelse af patogener i blod. Som at slå en post-it-seddel på en fjendes ryg, kroppen bruger disse cirka 30 proteiner til at mærke patogener og fremmedlegemer til ødelæggelse af immunsystemet.

"Mus uden komplementproteiner angreb ikke og rensede nanopartikler, "Siger Simberg. I disse komplement-mangelfulde mus, superparamagnetiske dextran jernoxid nanorme undslap immunsystemet og kunne fungere som ønsket, magnetisk mærkning af celler på en måde, der ville hjælpe MR -billeddannelse.

"Ud over mus, humane leukocytter med handicappede komplementsystemer optog ikke jern -nanopartikler, "Simberg siger. Menneskelige blodlegemer doneret både af raske deltagere og af kræftpatienter indtog effektivt nanopartikler; da blodet blev behandlet med et lægemiddel, der hæmmer komplementsystemet, immuncellerne angreb ikke nanopartiklerne.

Desværre, løsningen på de praktiske vanskeligheder ved brug af nanopartikler er ikke at blokere det menneskelige immunsystems evne til at rekruttere komplementsystemet, som er et vigtigt redskab i kroppens kamp mod infektion og sygdom. ("Det ville være dårligt, siger Simberg.) I stedet Simberg og kolleger fortsatte studielinjen på jagt efter måder at konstruere nanopartikler til at undgå dette system.

Der er tre veje, der aktiverer komplementsystemet:Lectin, klassisk og alternativ. Lektinvejen genkender specifikke konfigurationer af sukkermolekyler, der er almindelige på overfladerne af skadelige mikroorganismer, herunder salmonella og listeria. "Dextran" i superparamagnetiske dextran jernoxid nanorme er et sukker, der genkendes af lektinvejen, aktivering af komplementsystemet og resulterer i, at immunsystemet angriber disse partikler. Imidlertid, Simberg og kolleger viste, at ved at fremkalde tværbindinger mellem sukkermolekyler, der dækker disse nanopartikler, strukturen blev ændret nok til at blive usynlig for denne lektinvej.

"Da vi brugte et kemikalie til at skabe tværbindinger på nanopartikeloverflader, vi så, at de var næsten usynlige for musens immunsystem, "Simberg siger. Denne tværbinding reducerede immunsystemoptagelsen af ​​nanopartikler med mere end 70 procent.

Men (til forskernes overraskelse), teknikken hjalp ikke nanopartikler med at undgå det menneskelige immunsystem.

"Det viste sig, at mens mus hovedsagelig bruger lektinvejen til at aktivere komplementsystemet til at angribe nanorm, hos mennesker er den mest aktive vej, der angriber nanorm, den alternative vej. Denne alternative vej bliver ikke snydt af tværbinding, og derfor fortsætter det menneskelige komplementsystem med at genkende og angribe tværbundne nanopartikler, ”Siger Simberg.

Imidlertid, billedet er endnu mere komplekst end det:På trods af komplementaktivering, tværbinding af nanopartikels overfladesukker gjorde det stadig muligt for nanopartiklerne at delvist unddrage humane immunceller. Hvis ikke komplementere systemunddragelse, hvad er det ved disse tværbindinger, der hjalp nanopartikler med at flygte?

"Vi har et papir i gang om præcis dette, "Simberg siger." Vi håber at indsende til offentliggørelse om et par måneder. "