Nanocząstki leczące alergię?
Wątroba produkuje komórki (limfocyty T regulatorowe), które sprawiają, że nie zachodzi w niej reakcja immunologiczna, która jest podstawą alergii. Biotechnolodzy znaleźli sposób, jak tę właściwość przenieść na cały organizm. Wysyłają nanocząstki uzbrojone w niewielką ilość alergenu, zaprogramowane tak, by trafiły prosto do wątroby. Tam pobudzają produkcję limfocytów, które rozprzestrzeniają się na cały organizm. Na razie technologia wypróbowana została tylko na myszach.
Alergie pokarmowe są dużym wyzwaniem współczesnego społeczeństwa. Zwykłe, naturalnie niegroźne pokarmy, takie jak jajka, mleko, orzechy czy miód, budzą reakcję obronną organizmu w różnych postaciach. Reakcje alergiczne są różne – od swędzenia, wysypki czy nieprzyjemnych reakcji układu pokarmowego, aż po zagrażający życiu wstrząs anafilaktyczny, który może oznaczać nagły spadek ciśnienia krwi albo duże trudność z oddychaniem.
Zabezpieczamy się przed alergiami na różne sposoby. Producenci żywności mają obowiązek informowania o obecności typowych czynników alergizujących w produktach, nawet o potencjalnych śladowych ilościach. Istnieje cały szereg lekarstw łagodzących objawy alergii. Nauczyliśmy się też jak szybko reagować na wstrząs anafilaktyczny, na przykład podając adrenalinę, ale to nadal niezwykle niebezpieczne i wymagające natychmiastowej reakcji zagrożenie. Rozwija się też kolejne programy i metody odczulania, które najczęściej sprowadzają się do regularnego podawania bardzo niewielkiej ilości alergenu - zwykle w postaci zastrzyku - które niestety mają długotrwały charakter.
Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles twierdzą, że znaleźli skuteczny i działający długoterminowo sposób na powstrzymanie alergii pokarmowych dzięki wzbudzeniu stanu tolerancji systemu odpornościowego. Nowa technologia wykorzystuje nanocząsteczki by dostarczyć białka alergenów do odpowiednich komórek w wątrobie. Białka te wywołują reakcję alergiczną w innych narządach organizmu, ale określone komórki w wątrobie tolerancyjną reakcję immunologiczną, którą „wyłącza” reakcję alergiczną.
Wątroba zainteresowała badaczy jako miejsce potencjalnego rozwiązania problemów alergicznych, ponieważ jest to organ „uprzywilejowany” odpornościowo. Jest zaprogramowana tak aby nie reagować na obce ciała, zwane antygenami, które w innych organach powodują alergie i anafilaksję. Gdyby udało się przeprogramować układ odpornościowy w taki sposób, aby inne organy także nie reagowały na sposób alergiczny.
Tym właśnie zajął się prof. André Nel ze swoim zespołem z Center for Environmental Implications of Nanotechnology (Centrum Środowiskowych Implikacji Nanotechnologii) Uniwersytetu Kalifornijskiego. Opracowana w wyniku tych badań technologia pobudza wątrobę do produkcji limfocytów T regulatorowych, czyli komórek układu odpornościowego, które mogą dotrzeć do każdego miejsca w organizmie aby uspokoić reakcję alergiczną. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie „ACS Nano”.
Pomysł na badania nad wątrobą zrodził się dzięki interesującej obserwacji dokonanej w transplantologii, czyli dyscyplinie nauki zajmującej się przeszczepami. Kiedy lekarze przeszczepiają nerkę, konieczna jest intensywna immunosupresja, czyli farmakologiczne hamowanie wytwarzania się przeciwciał i komórek odpornościowych, które niepowstrzymane powodować mogą odrzucenia przeszczepionego organu. Ale kiedy wykonuje się jednocześnie przeszczep nerki i wątroby potrzeba jest bardzo niewielka ilość leków immunopresyjnych do ochrony nerki, ponieważ ich rolę przejmuje wątroba. Limfocyty T wytwarzane przez ten organ chronią powiązaną z nią nerkę przed odrzuceniem w nowym organizmie.
Projekt jest w tej chwili na etapie badań przedklinicznych, badania prowadzone są na myszach, które wykazują (lub jest u nich wywoływana) nadreaktywność na ovalbumin (OVA), czyli białko występujące przede wszystkim w białku kurzego jaja. Aby wykazać skuteczność, naukowcy porównali wyniki badań z wynikami innego procesu, który znajduje się w tej chwili na etapie badań klinicznych. Tamta koncepcja, rozwijana przez biotechnologów z Uniwersytetu Harvarda i z MIT, także opiera się na nanotechnologii. W niej jednak nanocząsteczki trafiają bezpośrednio do komórek w całym organizmie i przeprogramowują je tak, aby wyłączyć nadmierną reakcję immunologiczną.
Naukowcy przekonali się w tym eksperymencie, że nanocząsteczka ukierunkowana bezpośrednio na wątrobę i zawierająca alergen (OVA) sprawia, że organ zaczyna wytwarzać limfocyty T regulatorowe, które tłumią reakcję alergiczną na białko jaja kurzego tak samo skutecznie jak dzieje się to w podejściu proponowanym przez badaczy z Harvarda i MIT.
Kolejne dwa eksperymenty pozwoliły ustalić, że działanie za pośrednictwem wątroby wywołuje u myszy trwalszą tolerancję immunologiczną niż dostarczanie białka do całego organizmu, a także skuteczniej powstrzymuje silne reakcje, takie jak wstrząs anafilaktyczny.
Zanim dojdzie do rozwinięcia badań na etapie klinicznym (badań na ludziach), naukowcy chcą sprawdzić, czy zastosowana metoda jest skuteczna w przypadku innych alergenów, a także innych chorób autoimmunologicznych, takich jak cukrzyca typu 1 czy reumatologiczne zapalenie stawów. Zamiast rozwijać więc badania do szybkiego wdrożenia, naukowcy chcą jak najlepiej poznać mechanizm działania opracowanej technologii, a także to, jak skutecznym narzędziem może być dla przyszłej medycyny. Cel – mówią badacze – jest jeden: pomagać ludziom.
Źródło badań:
Qi Liu et al. Antigen- and Epitope-Delivering Nanoparticles Targeting Liver Induce Comparable Immunotolerance in Allergic Airway Disease and Anaphylaxis as Nanoparticle-Delivering Pharmaceuticals, ACS Nano (2020). DOI: 10.1021/acsnano.0c09206
Opracowano na podstawie artykułu In lab study, nanoparticle shows promising results for treating severe allergies opublikowanego na portalu Phys.org.
