Makrofager nanosvampe kunne holde sepsis i skak

Et team af forskere ved University of California San Diego har udviklet makrofag "nanosvampe", der sikkert kan absorbere og fjerne molekyler fra blodbanen, som vides at udløse sepsis. Disse makrofag -nanosvampe, som er nanopartikler indkapslet i makrofagernes cellemembraner, har indtil videre forbedret overlevelsesraten hos mus med sepsis.

Dette arbejde er et eksempel på cellemembran-tilsløringsteknologien, der er udviklet af laboratoriet i Liangfang Zhang, en professor i nanoingeniør ved UC San Diego Jacobs School of Engineering. Hans gruppe udvikler nye nanomedicinske behandlinger ved at skjule nanopartikler som kroppens egne celler. Tidligere eksempler omfatter nanosponges af røde blodlegemer til bekæmpelse og forebyggelse af MRSA -infektioner; nanopartikler indhyllet i blodpladecellemembraner for at reparere sårede blodkar; og nanofibre indhyllet i betacellemembraner, der kunne bruges til at hjælpe diabetespatienter med at producere mere insulin.

I den aktuelle undersøgelse, Zhangs laboratorium udviklede makrofag-nanosvampe, der tilbyder en lovende løsning til effektiv behandling og håndtering af sepsis. Zhangs laboratorium samarbejdede med Victor Nizet, en professor i pædiatri og farmaci ved UC San Diego, hvis team hjalp med at teste makrofag-nanosvampene in vivo .

Sepsis opstår, når kroppen lancerer et ukontrolleret immunrespons på en infektion, udløser udbredt betændelse, der kan føre til organsvigt, septisk chok og endda død. U.S. Centers for Disease Control and Prevention anslår, at mere end 1,5 millioner amerikanere får sepsis og omkring 250, 000 dør af denne tilstand hvert år.

Sepsis behandles normalt med antibiotika. Men mens antibiotika potentielt kan fjerne sepsis-fremkaldende bakterier, de kan ikke holde betændelsen i skak.

Nogle sepsis-fremkaldende bakterier udskiller giftige molekyler kaldet endotoksiner. Makrofager - hvide blodlegemer, der spiller en stor rolle i inflammation - anerkender endotoksiner som farlige. Som svar, makrofager producerer betændelsesfremkaldende proteiner kaldet proinflammatoriske cytokiner, som igen aktiverer andre makrofager til at producere flere cytokiner, udløser en farlig dominoeffekt af betændelse i hele kroppen.

"For effektivt at håndtere sepsis, du skal klare denne cytokinstorm, " sagde Zhang.

I et blad udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences , Zhang og et team af forskere ved UC San Diego viste, at makrofag-nanosvampe sikkert kan neutralisere både endotoksiner og pro-inflammatoriske cytokiner i blodbanen.

En lang række endotoksiner og proinflammatoriske cytokiner binder naturligt til makrofagcellemembraner, så disse nanosponger fungerer som universelle fælder for et bredt spektrum af sepsisfremkaldende molekyler, Zhang forklarede. "De kan arbejde på tværs af forskellige bakterieslægter, arter og stammer, " sagde han. Og da de er dækket af egentlige makrofagcellemembraner, de kan passere som kroppens egne immunceller og cirkulere blodbanen uden at blive smidt ud.

Forskere brugte makrofagceller fra mus til at lave nanosvampene. De gennemblødte cellerne i en opløsning, der fik cellerne til at briste, efterlader membranerne. Membranerne blev opsamlet ved hjælp af en centrifuge, derefter blandet med kugleformede nanopartikler fremstillet af bionedbrydeligt polymer. Blandingstrinnet beklædte spontant nanopartiklerne i makrofagcellemembraner.

Teamet administrerede makrofag -nanospongerne til en gruppe mus inficeret med en dødelig dosis på E coli . Behandlingen holdt fire ud af 10 mus i denne gruppe i live, mens alle mus i den ubehandlede gruppe døde. En dosis af makrofag-nanospongerne reducerede signifikant niveauerne af endotoksiner og proinflammatoriske cytokiner i de behandlede mus. Dette forhindrede systemisk inflammation og reducerede også bakterietallet i blodet og milten hos disse mus.

Zhang arbejder sammen med biofarmaceutiske virksomheder for at omsætte makrofag-nanosvampene til klinisk brug. Næste trin omfatter fremstilling af nanospongerne i store skalaer og gennemførelse af store dyreforsøg.