En ny studie, publicerad i Nature Nanotechnology , kan erbjuda en strategi som mildrar negativa biverkningar i samband med intravenös injektion av nanopartiklar som vanligtvis används inom medicin.
"Nanoteknikens främsta fördel gentemot konventionella medicinska behandlingar är dess förmåga att mer exakt rikta in sig på vävnader, till exempel cancerceller som riktas mot kemoterapi. Men när nanopartiklar injiceras kan de aktivera en del av immunsystemet som kallas komplement", säger seniorförfattaren Dmitri Simberg. Ph.D., professor i nanomedicin och nanosäkerhet vid University of Colorado Skaggs School of Pharmacy på University of Colorado Anschutz Medical Campus.
Komplement är en grupp proteiner i immunsystemet som känner igen och neutraliserar bakterier och virus, inklusive nanopartiklar som är främmande för kroppen. Som ett resultat attackeras nanopartiklar av immunceller som utlöser biverkningar som inkluderar andfåddhet, förhöjd hjärtfrekvens, feber, hypotoni och, i sällsynta fall, anafylaktisk chock.
"Aktiveringen av immunsystemet efter injektion av nanopartiklar kan vara utmanande att förstå och förebygga. Denna forskning är ett steg närmare att ge en bättre förståelse och en lösning för människor att ta del av fördelarna med nanopartiklar utan biverkningar", säger Simberg, som är också meddirektör för Colorado Center for Nanomedicine and Nanosafety Co-Director.
Forskarna säger att även om vissa framsteg har gjorts för att lindra biverkningar genom långsam infusion och premedicinering med steroider och antihistaminer, upplever fortfarande ett betydande antal människor reaktioner.
"Målet är att förebygga, undvika och mildra biverkningar och immunaktivering", tillägger Simberg.
För att göra det samarbetade Simbergs forskargrupp med Michael Holers, M.D., vid University of Colorado School of Medicine och Medical University of South Carolina för att studera effekten av komplementhämmare injicerade med nanopartiklar i djurmodeller.
Specifikt fokuserar studien på en intressant grupp av komplementhämmare (kallade "regulatorer"). Forskningen visade lovande resultat.
Simberg och kollegor observerade att regulatorerna som studeras effektivt hämmade komplementaktivering av nanopartiklar i humant serum in vitro och djurmodeller. Närmare bestämt, när de injicerades i mycket låga doser, blockerade regulatorerna fullständigt och säkert aktivering av komplement av nanopartiklar i de använda djurmodellerna. Enligt författarna är detta betydelsefullt eftersom när nanopartiklar aktiverar komplement, kan det resulterande immunsvaret inte bara orsaka en negativ reaktion utan det kan också minska effekten av nanoläkemedel.
Denna forskning ger också en bättre förståelse för varför och hur komplementregulatorer kan hjälpa kroppen att reagera mer positivt på nanopartiklar. Studieteamet observerade att av de biljoner nanopartiklar som kommer in i blodet i en standardinjektion, var det bara en liten del aktiverat komplement. Komplementregulatorer fungerade så fort nanopartiklar började aktivera komplement, vilket omedelbart mildrade immunaktiveringen.
"Dessa resultat tyder på att vi har en spännande möjlighet att utforska hur man ytterligare kan optimera användningen av regulatorer med nanopartiklar, med målet att förbättra effektiviteten och tolerabiliteten av flera nanoteknikbaserade terapier och vacciner," sa Simberg.
Forskarna säger att nästa steg är att testa komplementhämmarna med flera nanopartiklar och olika sjukdomsmodeller för att till fullo förstå potentialen i detta tillvägagångssätt med det slutliga målet att tillämpa forskningen i en klinisk miljö.
Mer information: Hämning av akuta komplementsvar mot bolusinjicerade nanopartiklar av riktade, kortcirkulerande regulatoriska proteiner, naturnanoteknologi (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01514-z. www.nature.com/articles/s41565-023-01514-z
Journalinformation: Nanoteknik
Tillhandahålls av CU Anschutz Medical Campus
