Ny forskning kan gøre fremtidigt design af nanoteknologi mere sikkert med færre bivirkninger

En ny undersøgelse, offentliggjort i Nature Nanotechnology , kan tilbyde en strategi, der afbøder negative bivirkninger forbundet med intravenøs injektion af nanopartikler, der almindeligvis anvendes i medicin.

"Nanoteknologiens største fordel i forhold til konventionelle medicinske behandlinger er dens evne til mere præcist at målrette væv, såsom kræftceller målrettet af kemoterapi. Men når nanopartikler injiceres, kan de aktivere en del af immunsystemet kaldet komplement," siger seniorforfatter Dmitri Simberg. Ph.D., professor i nanomedicin og nanosikkerhed ved University of Colorado Skaggs School of Pharmacy på University of Colorado Anschutz Medical Campus.

Komplement er en gruppe af proteiner i immunsystemet, der genkender og neutraliserer bakterier og vira, herunder nanopartikler, som er fremmede for kroppen. Som følge heraf angribes nanopartikler af immunceller, hvilket udløser bivirkninger, der omfatter åndenød, forhøjet hjertefrekvens, feber, hypotension og i sjældne tilfælde anafylaktisk shock.

"Aktiveringen af ​​immunsystemet efter injektion af nanopartikler kan være udfordrende at forstå og forebygge. Denne forskning er et skridt tættere på at give en bedre forståelse og en løsning for, at folk kan få fordelene ved nanopartikler uden bivirkninger," siger Simberg, der er også meddirektør for Colorado Center for Nanomedicine and Nanosafety Co-Director.

Forskerne siger, at selvom der er gjort nogle fremskridt med at afbøde bivirkninger gennem langsom infusion og præmedicinering med steroider og antihistaminer, oplever et betydeligt antal mennesker stadig reaktioner.

"Målet er at forebygge, undgå og afbøde bivirkninger og immunaktivering," tilføjer Simberg.

For at gøre det samarbejdede Simbergs forskerhold med Michael Holers, M.D., ved University of Colorado School of Medicine og Medical University of South Carolina for at studere virkningen af ​​komplementhæmmere injiceret med nanopartikler i dyremodeller.

Specifikt fokuserer undersøgelsen på en interessant gruppe af komplementhæmmere (kaldet "regulatorer"). Forskningen viste lovende resultater.

Simberg og kolleger observerede, at de regulatorer, der blev undersøgt, effektivt hæmmede komplementaktivering af nanopartikler i humant serum in vitro og dyremodeller. Specifikt, når de blev injiceret i meget lave doser, blokerede regulatorerne fuldstændigt og sikkert aktiveringen af ​​komplement af nanopartikler i de anvendte dyremodeller. Ifølge forfatterne er dette væsentligt, fordi når nanopartikler aktiverer komplement, kan det resulterende immunrespons ikke kun forårsage en bivirkning, men det kan også reducere effektiviteten af ​​nanomedicin.

Denne forskning giver også en bedre forståelse af, hvorfor og hvordan komplementregulatorer kan hjælpe kroppen med at reagere mere positivt på nanopartikler. Undersøgelsesholdet observerede, at af de billioner af nanopartikler, der kom ind i blodet i en standardinjektion, var det kun en lille del af det aktiverede komplement. Komplementregulatorer virkede, så snart nanopartikler begyndte at aktivere komplement og derved omgående mindske immunaktivering.

"Disse resultater tyder på, at vi har en spændende mulighed for at udforske, hvordan man yderligere optimerer brugen af ​​regulatorer med nanopartikler med det mål at forbedre effektiviteten og tolerabiliteten af ​​flere nanoteknologi-baserede terapier og vacciner," sagde Simberg.

Forskerne siger, at det næste trin er at teste komplementhæmmere med flere nanopartikler og i forskellige sygdomsmodeller for fuldt ud at forstå potentialet i denne tilgang med det ultimative mål at anvende forskningen i et klinisk miljø.

Flere oplysninger: Hæmning af akutte komplementresponser mod bolus-injicerede nanopartikler af målrettede, kortcirkulerende regulatoriske proteiner, natur nanoteknologi (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01514-z. www.nature.com/articles/s41565-023-01514-z

Journaloplysninger: Naturenanoteknologi

Leveret af CU Anschutz Medical Campus