«По сути, мы пытались понять, как иммунная система распознает наночастицы», — говорит Дмитрий Симберг, доктор философии, исследователь онкологического центра CU и доцент Школы фармации и фармацевтических наук Skaggs, старший автор статьи.
Симберг и его коллеги начали с введения мышам версии наночастиц железа, покрытых сахарным полимером и декстраном, известных как суперпарамагнитные нановорви. Как и ожидалось, иммунная система мыши атаковала наночастицы, о чем свидетельствует «захват» многими иммунными клетками, включая лимфоциты, нейтрофилы и моноциты.
«Однако мы не наблюдали такого же поглощения иммунных клеток у мышей с очень специфическим дефицитом», — говорит Симберг.
Одна категория протестированных мышей была сконструирована так, что неспособна производить белки, необходимые для «системы комплемента» — одного из механизмов иммунной системы для распознавания патогенов в крови. Подобно приклеиванию стикера на спину врага, организм использует эти 30 или около того белков, чтобы пометить патогены и чужеродные материалы для уничтожения иммунной системой.
«Мыши без белков комплемента не атакуют и не очищают наночастицы», — говорит Симберг. У этих мышей с дефицитом комплемента суперпарамагнитные наночастицы оксида железа декстрана ускользнули от иммунной системы и были способны функционировать по желанию, магнитно маркируя клетки таким образом, чтобы это помогло визуализации МРТ.
«Помимо мышей, лейкоциты человека с отключенной системой комплемента не поглощают наночастицы железа», — говорит Симберг. Клетки крови человека, пожертвованные как здоровыми участниками, так и больными раком, эффективно поглощали наночастицы; когда кровь обрабатывалась препаратом, который подавляет систему комплемента, иммунные клетки не атакуют наночастицы.
К сожалению, решение практических трудностей использования наночастиц не в том, чтобы блокировать способность иммунной системы человека задействовать систему комплемента, которая является важным инструментом в борьбе организма с инфекциями и болезнями. («Это было бы плохо», — говорит Симберг.Вместо этого Симберг и его коллеги продолжили линию исследований в поисках способов создания наночастиц, чтобы избежать этой системы.
Есть три пути, которые активируют систему комплемента: лектин, классический и альтернативный. Лектиновый путь распознает специфические конфигурации молекул сахара, часто встречающиеся на поверхностях вредных микроорганизмов, включая сальмонеллы и листерии. «Декстран» в суперпарамагнитных наночастицах оксида железа декстрана представляет собой сахар, который распознается лектиновым путем, активируя систему комплемента и в результате чего иммунная система атакует эти частицы. Однако Симберг и его коллеги показали, что за счет индукции поперечных связей между молекулами сахара, покрывающими эти наночастицы, структура была достаточно изменена, чтобы стать невидимой для этого пути лектина.
«Когда мы использовали химические вещества для создания поперечных связей на поверхности наночастиц, мы увидели, что они почти невидимы для иммунной системы мышей», — говорит Симберг. Это сшивание уменьшило поглощение наночастиц иммунной системой более чем на 70 процентов.
Однако (к удивлению исследователей) этот метод не помог наночастицам ускользнуть от иммунной системы человека.
«Оказалось, что в то время как мыши в основном используют лектиновый путь для активации системы комплемента для атаки на наночастиц, у людей наиболее активным путем, который атакует наночастиц, является альтернативный путь.
Этот альтернативный путь нельзя обмануть путем сшивания, и поэтому система человеческого комплемента продолжает распознавать и атаковать сшитые наночастицы », — говорит Симберг.
Однако картина еще сложнее: несмотря на активацию комплемента, сшивание поверхностных сахаров наночастиц по-прежнему позволяет наночастицам частично уклоняться от иммунных клеток человека.
Если не уклонение от системы комплемента, то что именно в этих сшивках помогло наночастицам ускользнуть??
«У нас есть документ по этому поводу», — говорит Симберг. "Мы надеемся представить для публикации через несколько месяцев."