Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
Forskare vid University of Illinois Chicago har utvecklat en behandling för lungfibros genom att använda nanopartiklar belagda med mannos - en typ av socker - för att stoppa en population av lungceller som kallas makrofager som bidrar till lungvävnadsärrbildning. Cellinriktningsmetoden lovar att förhindra denna allvarliga lungärrbildande sjukdom, som kan resultera i livshotande komplikationer som andnöd.
Forskarna säger att behandlingen ännu inte är redo att testas i kliniska prövningar, men dess framgång i relevanta djurmodeller är ett lovande tecken på att det kan vara möjligt att behandla sjukdomen – för vilken det finns mycket begränsade och oprecisa behandlingar tillgängliga.
En viktig orsak till lungfibros är aktiveringen av skadliga immunceller som orsakar överdriven inflammation.
"Kroppens inflammatoriska processer är mycket komplexa och att hitta behandlingar för sjukdomar som är resultatet av kvardröjande eller överdriven inflammation är mycket svårt eftersom de behandlingar som förhindrar skadlig inflammation också - tyvärr - förhindrar hjälpsam inflammation, som bekämpar infektioner och läker skador", säger Abhalaxmi Singh, gästforskarassistent vid avdelningen för farmakologi och regenerativ medicin vid UIC College of Medicine. "Att ha en målinriktad behandling som åtgärdar en grundorsak till skadligt inflammationsarbete i en djurmodell är spännande."
Den belagda nanopartikelbehandlingen stoppar fibros genom att binda till en undergrupp av makrofager, en typ av vita blodkroppar som finns i alla organ, som har en receptor för mannos, en sockermolekyl. Denna receptor, som kallas CD206, är hyperuttryckt hos patienter med lungfibros.
Forskarna fann att de makrofager som orsakar lungfibros har mycket höga nivåer av mannos. Vid lungfibros går makrofager igenom en övergång som frisätter cytokiner och främjar ärrbildning. Singh och hennes kollegor karakteriserade ytorna på dessa ärrbefrämjande makrofager och CD206-mannosreceptorn och designade en nano-vehikel för att rikta in sig på dessa receptorer.
När den sockerbelagda nanopartikeln binder till cellens receptor, levererar den nukleotiden – ett fragment av tystande RNA (siRNA) som riktar in sig på transformerande tillväxtfaktor beta (TGFB) – som forskarna laddade in i nanopartikeln. SiRNA-inriktning på TGFB är en cellsignaleringsväg som är känd för att vara involverad i lungfibros. Väl i cellen blockerar nukleotiden makrofagens förmåga att göra alltför stora mängder proteiner, såsom kollagen, involverade i ärrbildning.
"Makrofager är spännande, komplexa celler och det tillvägagångssätt som Dr. Singh och vårt team tog för att belägga nanopartikeln med socker för att binda till mannosreceptorn är ett spännande och exakt sätt att säkerställa riktad leverans av en tystande RNA-behandling till denna undergrupp av celler som bidra till fibros", säger Asrar Malik, Schweppe Family Distinguished Professor och chef för avdelningen för farmakologi och regenerativ medicin.
Teamet har redan börjat testa behandlingen i mänskliga lungvävnadsprover med kollegor vid University of California i San Francisco.
Nanopartikeln som används i experimenten är formulerad från ett protein som kallas albumin, och det är en plattform som forskarna studerar som ett verktyg för att leverera terapeutika för en mängd olika tillstånd.
Maliks team upptäckte först att albuminnanopartiklar kan användas för att undertrycka inflammation på ett precisionsmedicinskt sätt. Deras ursprungliga upptäckt rapporterades i en 2014 Nature Nanotechnology Forskningsartikel. Uppfinnarna etablerade därefter Nano Biotherapeutics, ett oberoende startup-företag som stöds av ett National Institutes of Health fas II-stipendium för småföretagsteknologiöverföring för att attrahera de partners och investerare som behövs för att få ut innovationen på marknaden.
Den nya forskningen beskrivs i artikeln "Nanoparticle Targeting of de novo Pro-fibrotic Macrophages Mitigates Lung Fibrosis", som publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Artikeln är medförfattare av Sreeparna Chakraborty, Sing Wan Wong, Nicole Hefner, AndrewStuart, Abdul Qadir, Amitabha Mukhopadhyay, Kurt Bachmaier, Jae-Won Shin och Jalees Rehman. + Utforska vidare
