Nyligt identificeret neutrofil undergruppe er et lovende terapeutisk mål for inflammatoriske sygdomme

Ved hjælp af en proteinnanopartikel, de har designet, har forskere ved University of Illinois Chicago identificeret to forskellige undertyper af neutrofiler og fundet ud af, at en af ​​undertyperne kan bruges som lægemiddelmål for inflammatoriske sygdomme.

Neutrofiler er en type hvide blodlegemer, der hjælper med at bekæmpe infektion, fjerne døde cellerester og helbrede vævsskader. Men for mennesker med helbredstilstande forårsaget af kronisk betændelse, som gigt eller Crohns sygdom, eller overdreven inflammation, som sepsis, kan neutrofilernes rolle være skadelig. Neutrofiler er i forskning blevet beskrevet som også at bidrage til vævsskade - betændelsessværdets tveæggede sværd. Desværre undertrykker nuværende lægemidler til inflammatoriske sygdomme, der er rettet mod neutrofiler, alle deres virkninger, herunder deres anti-infektion og helbredende funktioner.

UIC-holdet er det første til at karakterisere neutrofiler i to undergrupper.

"Forståelse af forskellene mellem disse neutrofile undergrupper åbner døren for mere forskning i behandlinger, der adresserer inflammatoriske sygdomme uden at øge patienternes risiko for infektioner," sagde studieforfatter Kurt Bachmaier, assisterende professor i afdelingen for farmakologi og regenerativ medicin ved College of Medicine , der ledede forskningen.

Bachmaier og hans kolleger brugte først nanopartikelplatformen, formuleret ud fra et protein kaldet albumin, til at analysere, hvordan neutrofiler fra knoglemarv, blod og milt- og lungevæv interagerer med nanopartikler. De fandt ud af, at nogle neutrofiler bragte albumin-nanopartiklerne ind i cellen gennem en proces kaldet endocytose, mens andre ikke gjorde det.

Forskerne mærkede den undertype, der let endocyterede nanopartiklerne som ANP-høj, for albuminnanopartikler høj. De neutrofiler, der ikke absorberede albumin-nanopartiklerne, blev mærket som ANP-lav.

Yderligere undersøgelser med albumin-nanopartiklerne viste, at undertyperne har forskellige celleoverfladereceptorer, og at de er funktionelt adskilte i deres hjælpsomme kapacitet til at dræbe bakterier og deres skadelige potentiale til at fremme inflammation. ANP-højneutrofiler hjalp ikke med at dræbe bakterier, men producerede uforholdsmæssige mængder af reaktive oxygenarter og inflammatoriske kemokiner og cytokiner, som bidrager til inflammatorisk sygdom.

Fordi de ANP-høje neutrofiler også er dem, der fangede nanopartiklerne, udførte forskerne kloge eksperimenter ved at bruge albuminnanopartiklerne til at levere lægemiddelbehandlinger. De fyldte nanopartiklerne med et antiinflammatorisk lægemiddel og administrerede det til mus med sepsis. De fandt ud af, at musene, der blev behandlet med den lægemiddelfyldte nanopartikel, havde reduceret tegn på vævsbetændelse, men at det neutrofile værtsforsvar var bevaret.

"Albuminnanopartiklen, som var fyldt med lægemidlet, bandt specifikt til ANP-høje neutrofiler og lossede deres last ind i cellen og stoppede den i dens spor," sagde Bachmaier. "Vi fandt ANP-høje neutrofiler ikke kun i mus, men også i mennesker, hvilket åbner muligheden for neutrofil undergruppe-specifik målrettet terapi for humane inflammatoriske sygdomme."

"Videnskab kan være lidt ligesom magi - ved kun at målrette mod de ANP-høje neutrofiler, stoppede vi den ude af kontrol inflammation, mens vi bevarede den bakteriebekæmpende inflammation af disse Janus-lignende celler," sagde seniorforfatter Asrar Malik, Schweppe Family Fremragende professor og leder af afdelingen for farmakologi og regenerativ medicin.

Disse resultater er rapporteret i artiklen "Albumin Nanoparticle Endocytosing Subset of Neutrophils for Precision Therapeutic Targeting of Inflammatory Tissue Injury", som er offentliggjort i ACS Nano , en videnskabelig publikation af American Chemical Society og det primære nanoteknologiske tidsskrift.

Medforfattere til artiklen er Andrew Stuart, Amitabha Mukhopadhyay, Sreeparna Chakraborty, Zhigang Hong, Li Wang, Yoshikazu Tsukasaki, Mark Maienschein-Cline, Balaji Ganesh, Prasad Kanteti og Jalees Rehman. + Udforsk yderligere

Sukkerovertrukne nanopartikler retter sig mod makrofager, omvendt lungefibrose