I laboratorieundersøgelser, nanopartikler viser lovende resultater til behandling af alvorlige allergier

For omkring et ud af 13 børn i USA, normalt harmløse fødevarer såsom mælk, æg og jordnødder kan sende kroppens naturlige forsvar i overdrev.

Symptomer på fødevareallergi kan variere meget, men i værste fald en systemomspændende allergisk reaktion kan føre til anafylaksi, en livstruende tilstand karakteriseret ved et pludseligt blodtryksfald og åndedrætsbesvær.

Selvom der nu er nogle forebyggende foranstaltninger mod fødevareinduceret anafylaksi, der er endnu ikke nogen langtidsholdbare løsninger – behandlinger, der er i stand til at låse immunsystemet i en tilstand af tolerance, så det ikke reagerer på allergener.

Nu, et UCLA-forskerhold har udviklet en mulig måde at give langsigtet lindring af allergier ved at inducere en aktiv tilstand af immuntolerance.

Teknologien bruger en nanopartikel - en partikel så lille, at den måles på en milliardtedel af en meter - til at levere proteiner til specifikke celler i leveren. Disse proteiner kan udløse en allergisk reaktion i andre organer i kroppen, men i leveren, de får målcellerne til at aktivere en tolerant immunrespons, der slår den allergiske reaktion fra.

En rapport om forskningen, udgivet i ACS Nano , indikerer, at platformen er effektiv til at forhindre allergiske reaktioner på et ægprotein, når det indtages eller inhaleres. UCLA-forskerne viste også, at levering af et enkelt stykke af et protein, der udløser allergi, er tilstrækkeligt til at lindre den allergiske reaktion.

"Enormt antal mennesker lider af fødevareallergier, beløber sig til milliarder af dollars i årlige sundhedsudgifter, " sagde medkorresponderende forfatter Dr. André Nel, direktør for University of Californias Center for Environmental Impplications of Nanotechnology, eller CEIN, og forskningsdirektør ved California NanoSystems Institute ved UCLA. "Normalt, astma og anafylaksi behandles med en EpiPen-sprøjte samt antiinflammatoriske og immunsuppressive lægemidler, der kun giver forbigående lindring. For at problemet skal forsvinde på længere sigt, vi kigger på leveren for at omprogrammere immunsystemet til en aktivt vedvarende tilstand af manglende respons."

Leveren er et immunprivilegeret organ, hvilket betyder, at det er programmeret til ikke at reagere på fremmede proteiner kaldet antigener, som kan forårsage allergiske eller anafylaktiske reaktioner andre steder i kroppen. Platformen udviklet af Nel og hans kolleger ansporer leveren til at producere regulatoriske T-celler, celler i immunsystemet, der kan gå overalt i kroppen, at berolige allergiske reaktioner på fødevareallergener.

Nel, som også er en UCLA anerkendt professor i medicin og immunolog, sagde, at ideen til at målrette leveren kom fra en spændende observation fra området for organtransplantationsmedicin.

"Hvis læger transplanterer en nyre, de skal give en masse immunundertrykkelse for at undgå afvisning, " sagde han. "Men hvis de transplanterer en nyre plus en lever, meget lidt immunsuppression er nødvendig for at beskytte nyren, fordi leveren gør det. Leverens hemmelighed er dannelsen af ​​regulerende T-celler, der beskytter nyren mod immunafstødning."

I et eksperiment, forskerne sammenlignede deres platform med en anden nanopartikelbaseret tilgang, som i øjeblikket evalueres i kliniske forsøg. I den teknologi, udviklet af og licenseret fra forskere ved Harvard og MIT, celler, der præsenterer allergener for immunsystemet, omprogrammeres over hele kroppen for at slukke for overreaktive immunresponser.

I deres test, UCLA-forskerne forbehandlede grupper af mus med to injektioner med en uges mellemrum for at sammenligne de levermålrettede nanopartikler med flere versioner af Harvard-MIT-metoden. Musene blev derefter sensibiliseret over for et ægprotein på en måde, der ville få det til at udløse astma-lignende symptomer under normale omstændigheder. Starter fire uger efter den anden injektion, musene blev udsat for allergenet gennem inhalation.

Forskerne fandt ud af, at den levermålrettede nanopartikel indeholdende ægallergenet genererede regulatoriske T-celler, der er programmeret til at undertrykke den allergiske reaktion på ægproteinet - og at den var lige så effektiv som Harvard-MIT-tilgangen til at reducere allergisk inflammation i lungerne .

I et andet eksperiment med mus, holdet fandt ud af, at levering af visse fragmenter af ægproteinet med den lever-målrettede nanopartikel forbedrede immuntolerancen, og det gjorde det bedre end målrettet levering af hele proteinet.

Et tredje eksperiment brugte en musemodel for anafylaksi udløst ved at indtage det samme ægprotein. Forskerne sammenlignede mus med fødevareallergien, der ikke fik nogen behandling, mus, der blev forbehandlet med injektioner af nanopartiklerne indeholdende hele æggeproteinet og allergiske mus forbehandlet med injektioner af et bestemt fragment af proteinet. Mus, der modtog nanopartiklerne, der indeholdt hele proteinet, og dem, der modtog nanopartiklerne, der indeholdt fragmentet, viste en dramatisk reduktion i livstruende reaktioner på allergenet, såsom et kollaps i blodcirkulationen, der får deres kropstemperatur til at falde.

"Disse resultater er meget spændende, " sagde førsteforfatter Qi Liu, en UCLA postdoc. "Vores foreløbige undersøgelser viste, at vores nanopartikler med succes kunne målrette celler i leveren og generere regulatoriske T-celler for at lindre inflammation i luftvejene, og disse eksperimenter viste, at platformen også er effektiv mod fødevareallergi."

Forskerne planlægger at udforske andre forhold, der kan løses med deres nye tilgang.

"Denne platform kan være værdifuld til behandling af andre allergier eller autoimmun sygdom, såsom type 1 diabetes, lupus eller reumatoid arthritis, " sagde co-korrespondrende forfatter Dr. Tian Xia, en UCLA lektor i medicin og medlem af CEIN. "Ultimativt, vores mål er at hjælpe mennesker."