För ungefär ett av 13 barn i USA, normalt ofarliga livsmedel som mjölk, ägg och jordnötter kan skicka kroppens naturliga försvar i överdrift.

Symtom på matallergier kan variera kraftigt, men i värsta fall ett systemomfattande allergiskt svar kan leda till anafylaxi, ett livshotande tillstånd som kännetecknas av ett plötsligt blodtrycksfall och andningssvårigheter.

Även om det nu finns vissa förebyggande åtgärder för matinducerad anafylaxi, det finns ännu inga långvariga lösningar – behandlingar som kan låsa immunsystemet i ett tillstånd av tolerans, så att den inte svarar på allergener.

Nu, ett UCLA-forskarlag har utvecklat ett möjligt sätt att ge långsiktig lindring från allergier genom att inducera ett aktivt tillstånd av immuntolerans.

Tekniken använder en nanopartikel – en partikel som är så liten att den mäts på en skala av miljarddels meter – för att leverera proteiner till specifika celler i levern. Dessa proteiner kan utlösa en allergisk reaktion i andra organ i kroppen, men i levern, de får målcellerna att aktivera ett tolerant immunsvar som stänger av det allergiska svaret.

En rapport om forskningen, publiceras i ACS Nano , indikerar att plattformen är effektiv för att förhindra allergiska reaktioner på ett äggprotein vid intag eller inandning. UCLA-forskarna visade också att det räcker att leverera en enda bit av ett protein som utlöser allergier för att lindra den allergiska reaktionen.

"Enormt antal människor lider av matallergier, uppgår till miljarder dollar i årliga sjukvårdskostnader, " sa medkorrespondent författare Dr André Nel, chef för University of Californias Center for Environmental Impplications of Nanotechnology, eller CEIN, och forskningschef vid California NanoSystems Institute vid UCLA. "I vanliga fall, astma och anafylaxi behandlas med en EpiPen-spruta samt antiinflammatoriska och immunsuppressiva läkemedel som endast ger övergående lindring. För att problemet ska försvinna på lång sikt, vi tittar på levern för att omprogrammera immunsystemet till ett aktivt ihållande tillstånd av icke-respons."

Levern är ett immunförsvarsorgan, vilket betyder att det är programmerat att inte svara på främmande proteiner som kallas antigener, som kan orsaka allergiska eller anafylaktiska reaktioner på andra ställen i kroppen. Plattformen som utvecklats av Nel och hans kollegor sporrar levern att producera regulatoriska T-celler, celler i immunsystemet som kan gå överallt i kroppen, för att lugna allergiska reaktioner på matallergener.

Nel, som också är en UCLA framstående professor i medicin och immunolog, sade att idén att rikta in sig på levern kom från en spännande observation från området för organtransplantationsmedicin.

"Om läkare transplanterar en njure, de måste ge mycket immundämpning för att undvika avstötning, " sa han. "Men om de transplanterar en njure plus en lever, mycket lite immunsuppression är nödvändigt för att skydda njuren eftersom levern gör det. Leverns hemlighet är genereringen av regulatoriska T-celler som skyddar njuren från immunavstötning."

I ett experiment, forskarna jämförde sin plattform med en annan nanopartikelbaserad metod som för närvarande utvärderas i kliniska prövningar. I den tekniken, utvecklad av och licensierad från forskare vid Harvard och MIT, celler som presenterar allergener för immunsystemet omprogrammeras över hela kroppen för att stänga av överreaktiva immunsvar.

I deras test, UCLA-forskarna förbehandlade grupper av möss med två injektioner med en veckas mellanrum för att jämföra de leverinriktade nanopartiklarna med flera versioner av Harvard-MIT-metoden. Mössen sensibiliserades sedan för ett äggprotein på ett sätt som skulle få det att utlösa astmaliknande symtom under normala omständigheter. Börjar fyra veckor efter den andra injektionen, mössen exponerades för allergenet genom inandning.

Forskarna fann att den leverinriktade nanopartikeln som innehåller äggallergenet genererade regulatoriska T-celler som är programmerade att undertrycka det allergiska svaret på äggproteinet - och att det var lika effektivt som Harvard-MIT-metoden för att minska allergisk inflammation i lungorna .

I ett andra experiment med möss, teamet fann att leverans av vissa fragment av äggproteinet med den leverinriktade nanopartikeln förbättrade immuntoleransen, och det gjorde det bättre än riktad leverans av hela proteinet.

Ett tredje experiment använde en musmodell för anafylaxi som utlöstes av att inta samma äggprotein. Forskarna jämförde möss med födoämnesallergin som inte fick någon behandling, möss som förbehandlats med injektioner av nanopartikeln innehållande hela äggproteinet och allergiska möss som förbehandlats med injektioner av ett särskilt fragment av proteinet. Möss som fick nanopartiklarna som innehöll hela proteinet och de som fick nanopartiklarna som innehöll fragmentet visade en dramatisk minskning av livshotande reaktioner på allergenet, till exempel en kollaps i blodcirkulationen som gör att deras kroppstemperatur sjunker.

"Dessa resultat är väldigt spännande, " sa första författaren Qi Liu, en UCLA-postdoktor. "Våra preliminära studier visade att våra nanopartiklar framgångsrikt kunde rikta in sig på celler i levern och generera reglerande T-celler för att lindra inflammation i luftvägarna, och dessa experiment visade att plattformen också är effektiv mot matallergier."

Forskarna planerar att utforska andra förhållanden som kan åtgärdas med deras nya tillvägagångssätt.

"Denna plattform kan vara värdefull för att behandla andra allergier eller autoimmuna sjukdomar, som typ 1-diabetes, lupus eller reumatoid artrit, ", sa den korresponderande författaren Dr. Tian Xia, en UCLA docent i medicin och medlem av CEIN. "I sista hand, vårt mål är att hjälpa människor."