Med hjälp av en proteinnanopartikel de designade, har forskare vid University of Illinois Chicago identifierat två distinkta subtyper av neutrofiler och funnit att en av subtyperna kan användas som ett läkemedelsmål för inflammatoriska sjukdomar.

Neutrofiler är en typ av vita blodkroppar som hjälper till att bekämpa infektioner, rensa skräp från döda celler och läka vävnadsskador. Men för personer med hälsotillstånd orsakade av kronisk inflammation, som artrit eller Crohns sjukdom, eller överdriven inflammation, som sepsis, kan neutrofilernas roll vara skadlig. Neutrofiler har i forskning beskrivits som att de också bidrar till vävnadsskada - inflammationens tveeggade svärd. Tyvärr undertrycker nuvarande läkemedel för inflammatoriska sjukdomar som riktar sig mot neutrofiler alla deras effekter, inklusive deras anti-infektion och helande funktioner.

UIC-teamet är det första att karakterisera neutrofiler i två undergrupper.

"Att förstå skillnaderna mellan dessa neutrofila undergrupper öppnar dörren för mer forskning om behandlingar som adresserar inflammatoriska sjukdomar utan att öka patienternas risker för infektioner", säger studieförfattaren Kurt Bachmaier, biträdande professor vid avdelningen för farmakologi och regenerativ medicin vid College of Medicine , som ledde forskningen.

Bachmaier och hans kollegor använde först nanopartikelplattformen, formulerad från ett protein som kallas albumin, för att analysera hur neutrofiler från benmärg, blod och mjälte och lungvävnader interagerar med nanopartikeln. De fann att vissa neutrofiler förde albuminnanopartikeln in i cellen genom en process som kallas endocytos, medan andra inte gjorde det.

Forskarna märkte subtypen som lätt endocyterade nanopartikeln som ANP-hög, för albuminnanopartikel hög. De neutrofiler som inte absorberade albuminnanopartikeln märktes som ANP-låg.

Ytterligare undersökningar med albuminnanopartikeln visade att subtyperna har olika cellytreceptorer och att de är funktionellt distinkta i sin hjälpsamma förmåga att döda bakterier och deras skadliga potential att främja inflammation. ANP-högneutrofiler hjälpte inte till att döda bakterier utan producerade orimliga mängder reaktiva syrearter och inflammatoriska kemokiner och cytokiner, som bidrar till inflammatorisk sjukdom.

Eftersom de ANP-höga neutrofilerna också är de som fångade nanopartikeln, genomförde forskarna smarta experiment med att använda albuminnanopartikeln för att leverera läkemedelsbehandlingar. De fyllde nanopartikeln med ett antiinflammatoriskt läkemedel och administrerade det till möss med sepsis. De fann att mössen som behandlats med den drogladdade nanopartikeln hade minskade tecken på vävnadsinflammation, men att det neutrofila värdförsvaret bevarades.

"Albuminnanopartikeln, som var fylld med läkemedlet, band specifikt till ANP-höga neutrofiler och lossade sin last in i cellen och stoppade den i dess spår," sa Bachmaier. "Vi hittade ANP-höga neutrofiler inte bara hos möss utan också hos människor, vilket öppnade möjligheten för neutrofilundergruppsspecifik riktad terapi för mänskliga inflammatoriska sjukdomar."

"Vetenskapen kan vara lite som magi - genom att bara rikta in oss på de ANP-höga neutrofilerna, stoppade vi den utomkontrollerade inflammationen samtidigt som vi bevarade den bakteriebekämpande inflammationen i dessa Janus-liknande celler", säger seniorförfattaren Asrar Malik, Schweppe Family Framstående professor och prefekt för avdelningen för farmakologi och regenerativ medicin.

Dessa fynd rapporteras i artikeln "Albumin Nanoparticle Endocytosing Subset of Neutrophils for Precision Therapeutic Targeting of Inflammatory Tissue Injury", som publiceras i ACS Nano , en vetenskaplig publikation av American Chemical Society och den primära nanoteknologitidskriften.

Medförfattare till artikeln är Andrew Stuart, Amitabha Mukhopadhyay, Sreeparna Chakraborty, Zhigang Hong, Li Wang, Yoshikazu Tsukasaki, Mark Maienschein-Cline, Balaji Ganesh, Prasad Kanteti och Jalees Rehman. + Utforska vidare

Sockerbelagda nanopartiklar riktar sig mot makrofager, omvänd lungfibros