Dendrimerer:De små tentakler, der har vist sig at undvige vores immunrespons

Små syntetiske partikler kendt som dendrimerer undgår at blive opdaget af vores immunsystem og kan hjælpe med at udvikle en ny måde at levere lægemidler ind i kroppen på uden at udløse en reaktion.

Den nye forskning ledet af professor Moein Moghimi, Professor i Farmaceutik og Nanomedicin ved Farmaceutisk Skole, Newcastle University, Storbritannien, i samarbejde med internationale kolleger udgives i Naturkommunikation sammen med en tilhørende blog.

Dendrimeren er et kemisk skabt molekyle med tentakler, der forgrener sig i en meget symmetrisk struktur omkring en central kerne. Forskningen beskriver, hvordan dendrimer tentakler arrangeret utroligt tæt på hinanden - mindre end en nanometer fra hinanden - undgik påvisning af komplementsystemet, en del af vores immunsystem.

Vores immunsystem er udstyret med mange værktøjer til at genkende og eliminere angribere. For eksempel, vores blod indeholder sensorer, der tilhører en familie af forsvarssystem kendt som "komplementsystemet, " som genkender unikke mønstre udtrykt af angribere som bakterier og vira. Binding af disse sensorer til patogener alarmerer immunsystemet og udløser et immunrespons. Disse sensorer kaldes "komplementmønstergenkendelse (CPR)" molekyler.

HLR kan mærke overflademønstre, der regelmæssigt gentages så tæt på hinanden, for eksempel i 2-15 nanometer-intervaller - en afstand, som er mindst 5000 gange tyndere end tykkelsen af ​​et typisk ark papir.

Det internationale hold opdagede dog, at HLR ikke kunne mærke mønstre, der blev gentaget tættere på hinanden, for eksempel, ved 1 nanometer eller mindre.

På nanoskala niveau, holdet dyrkede små partikler kendt som dendrimerer, som er formet som træer med mange grene – eller bittesmå fangarme. Antallet af tentakler øges eksponentielt med dendrimerstørrelsen, og tentaklerne er placeret mindre end 1 nanometer fra hinanden. Enderne af tentakler er, hvor der optræder regelmæssige mønstre. Afhængig af kemisk struktur af disse mønstre, de fandt ud af, at disse dendrimerer kunne undslippe påvisning af CPR-radaren.

Professor Moein Moghimi forklarer:"Denne opdagelse viser, at vi kan udvikle visse dendrimerer som meget små bærere til at smugle stoffer ind i kroppen uden at udløse vores immunsystem. Aktivering af komplementsystemet som forsvarsmekanismerne i vores immunsystem kan nogle gange resultere i betændelse og kan også fremkalde anafylaktiske reaktioner. Et eksempel er, at vi har set anafylaksi hos nogle modtagere af COVID-19-vacciner, som bruger små lipidpartikler, og i stedet med dendrimerer kunne vi undgå disse bivirkninger."

Undgå at udløse vores immunforsvar

"Dendrimere giver os muligheden for at levere lægemidler til syge steder, hvor betændelse er et stort problem, såsom ved tilstande som åreforkalkning, Kræft, makuladegeneration og reumatoid arthritis, " sagde Dr. Panagiotis Trohopoulos, kardiolog og administrerende direktør for CosmoPHOS Ltd (Thessaloniki, Grækenland), medforfatter til papiret.

"Dette kunne give medicinske teams mulighed for at behandle disse tilstande uden at udløse patientens eget immunsystem. Det er grunden til, at vi valgte dendrimerer i et igangværende terapeutisk studie i aterosklerose, " sagde Dr. Trohopoulos.

Holdet foreslår, at da disse komplementundvigende dendrimerer er så små, kan de også bruges til at camouflere overflader på implantater og mange biomedicinske anordninger som kardiovaskulære stenter, beskytte dem mod angreb fra komplementsystemet.

Forskerne siger også, at disse resultater tyder på, at nogle meget farlige bakterier og vira kunne udnytte mønstre for at undslippe vores immunsystem. For eksempel, det kan være muligt, at patogener viser overflademønstre med mindre end 1 nanometer periodicitet fra hinanden for at undslippe komplementsystemets radar og overleve inde i værten.

Endelig, holdet fandt også ud af, at en særlig type dendrimer (dem med amingrupper på deres tentakler) blaffer på et immunmolekyle kaldet immunoglobulin M (IgM). "Med disse dendrimere var turen ikke gratis; at hoppe på IgM bulede dens struktur og dette udløste komplementresponset, " sagde prof. Moghimi.

Det tværfaglige team har til hensigt at udvikle arbejdet med at undersøge potentialet for lægemiddellevering, vaccine design, og enhedsbioteknik, samt den grundlæggende forståelse af mikrobiel unddragelse fra vores immunsystem.