I ett genombrott för nanoteknik och multipel skleros, en biologiskt nedbrytbar nanopartikel visar sig vara det perfekta medlet för att i smyg leverera ett antigen som lurar immunsystemet att stoppa dess attack på myelin och stoppa en modell av skovvis förlöpande multipel skleros (MS) hos möss, enligt ny forskning från Northwestern Medicine.
Den nya nanotekniken kan också tillämpas på en mängd olika immunmedierade sjukdomar inklusive typ 1-diabetes, matallergier och luftvägsallergier som astma.
I MS, immunförsvaret angriper myelinmembranet som isolerar nervcellerna i hjärnan, ryggmärg och synnerven. När isoleringen förstörs, elektriska signaler kan inte ledas effektivt, resulterar i symtom som sträcker sig från mild domningar i armar och ben till förlamning eller blindhet. Cirka 80 procent av MS -patienterna diagnostiseras med sjukdomen som återkommer.
Den nordvästra nanoteknologin undertrycker inte hela immunförsvaret som nuvarande terapier för MS, vilket gör patienterna mer mottagliga för vardagliga infektioner och högre cancerfrekvens. Snarare, när nanopartiklarna är fästa till myelinantigener och injiceras i mössen, immunförsvaret återställs till det normala. Immunsystemet slutar känna igen myelin som en utomjordisk inkräktare och stoppar sin attack mot det.
"Detta är ett mycket viktigt genombrott inom translationell immunterapi, sa Stephen Miller, en motsvarande författare till studien och Judy Gugenheim forskningsprofessor i mikrobiologi-immunologi vid Northwestern University Feinberg School of Medicine. "Det fina med denna nya teknik är att den kan användas vid många immunrelaterade sjukdomar. Vi byter helt enkelt antigenet som levereras."
"Den heliga gralen är att utveckla en terapi som är specifik för det patologiska immunsvaret, i detta fall attackerar kroppen myelin, "Tillade Miller." Vår metod återställer immunsystemet så att det inte längre angriper myelin utan lämnar det normala immunsystemets funktion intakt. "
Nanopartikeln, tillverkad av ett lättproducerat och redan FDA-godkänt ämne, utvecklades av Lonnie Shea, professor i kemisk och biologisk teknik vid Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science.
"Detta är ett stort genombrott inom nanoteknik, visar att du kan använda det för att reglera immunsystemet, sa Shea, också en motsvarande författare. Tidningen kommer att publiceras den 18 november i tidningen Naturens bioteknik .
Miller och Shea är också medlemmar i Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center vid Northwestern University. Dessutom, Shea är medlem i Institute for BioNanotechnology in Medicine och Chemistry of Life Processes Institute.
KLINISK FÖRSÖKNING FÖR MS-TESTER SAMMA FÖRSÄTTNING – MED NYCKELSkillnad
Studiens metod är samma tillvägagångssätt som nu testas på patienter med multipel skleros i en fas I/II klinisk prövning – med en viktig skillnad. Försöket använder en patients egna vita blodkroppar - ett kostsamt och arbetskrävande förfarande - för att leverera antigenet. Syftet med den nya studien var att se om nanopartiklar kan vara lika effektiva som de vita blodkropparna som transportmedel. De var.
DEN STORA NANOPARTIKELFÖRDELEN FÖR IMMUNOTERAPI
Nanopartiklar har många fördelar; de kan lätt tillverkas i ett laboratorium och standardiseras för tillverkning. De skulle göra den potentiella behandlingen billigare och mer tillgänglig för en allmän befolkning. Dessutom, dessa nanopartiklar är gjorda av en polymer som kallas Poly (laktid-ko-glykolid) (PLG), som består av mjölksyra och glykolsyra, båda naturliga metaboliter i människokroppen. PLG används oftast för biologiskt nedbrytbara suturer.
Det faktum att PLG redan är FDA-godkänd för andra tillämpningar borde underlätta översättningen av forskningen till patienter, Shea noterade. Miller och Shea testade nanopartiklar av olika storlekar och upptäckte att 500 nanometer var mest effektivt för att modulera immunsvaret.
"Vi administrerade dessa partiklar till djur som har en sjukdom som mycket liknar skovvis förlöpande multipel skleros och stoppade den i dess spår, ", sa Miller. "Vi förhindrade framtida återfall i upp till 100 dagar, vilket motsvarar flera år i livet för en MS -patient. "
Shea och Miller testar också för närvarande nanopartiklarna för att behandla typ 1-diabetes och luftvägssjukdomar som astma.
NANOPARTIKLAR FOOL IMMUNSYSTEM
I studien, forskare fäst myelinantigener till nanopartiklarna och injicerade dem intravenöst i mössen. Partiklarna kom in i mjälten, som filtrerar blodet och hjälper kroppen att göra sig av med åldrande och döende blodkroppar. Där, partiklarna uppslukades av makrofager, en typ av immunceller, som sedan visade antigenerna på sin cellyta. Immunsystemet såg nanopartiklarna som vanliga döende blodkroppar och inget att oroa sig för. Detta skapade immuntolerans mot antigenet genom att direkt hämma aktiviteten hos myelinkänsliga T-celler och genom att öka antalet regulatoriska T-celler, vilket ytterligare lugnade det autoimmuna svaret.
"Nyckeln här är att denna antigen/partikelbaserade metod för induktion av tolerans är selektiv och målinriktad. Till skillnad från generaliserad immunsuppression, som är den aktuella terapin som används för autoimmuna sjukdomar, denna nya process stänger inte av hela immunförsvaret, sa Christine Kelley, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering chef för avdelningen för Discovery Science and Technology vid National Institutes of Health, som stödde forskningen. "Detta samarbete mellan expertis inom immunologi och bioteknik är ett fantastiskt exempel på de enorma framsteg som kan göras med vetenskapligt konvergerande tillvägagångssätt för biomedicinska problem."
"Vi är stolta över att kunna dela vår expertis inom terapiutveckling med Dr Stephen Millers fantastiska team av akademiska forskare, sa Scott Johnson, VD, ordförande och grundare av Myelin Repair Foundation. "Idén att koppla antigener till nanopartiklar kom fram i diskussioner mellan Dr Millers laboratorium, Myelin Repair Foundations rådgivande nämnd för läkemedelsupptäckt och Dr. Michael Pleiss, medlem av Myelin Repair Foundations interna forskargrupp, och vi kombinerade våra ansträngningar att fokusera på patientorienterad, kliniskt relevant forskning med breda implikationer för alla autoimmuna sjukdomar. Vår unika forskningsmodell är utformad för att främja och extrahera innovationen från den akademiska vetenskapen som vi finansierar och överföra dessa teknologier till kommersialisering. Det övergripande målet är att säkerställa att denna viktiga terapeutiska väg har sin bästa chans att nå patienter, med MS och alla autoimmuna sjukdomar."
