В мышиной модели рассеянного склероза (MS) исследователи, финансируемые Национальными институтами здравоохранения, разработали инновационную технологию для селективного ингибирования части иммунной системы, ответственной за атаку миелина – изоляционного материала, который закрывает нервные волокна и облегчает электрическую связь между мозгом клетки.
Аутоиммунные нарушения возникают, когда Т-клетки – тип лейкоцитов в иммунной системе – ошибочно принимают собственные ткани организма за чужеродное вещество и нападают на них. Текущее лечение аутоиммунных расстройств связано с использованием иммунодепрессантов, которые снижают общую активность иммунной системы. Однако эти лекарства оставляют пациентов восприимчивыми к инфекциям и повышают риск развития рака, так как нормальная способность иммунной системы идентифицировать и уничтожать аберрантные клетки в организме нарушена.
При поддержке Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) в NIH, Dr. Стивен Миллер и Лонни Ши в Северо-западном университете, Эванстон, объединились с исследователями из Университета Сиднея и Фондом ремонта Myelin в Саратоге, Калифорния, чтобы придумать новый способ подавления только той части иммунной системы, которая вызывает аутоиммунную при этом остальная часть системы остается нетронутой.
В новом исследовании используется естественная защита, применяемая организмом для предотвращения аутореактивных Т-клеток, которые распознают и могут атаковать здоровые ткани организма, – от активности. Они сообщают о своих результатах в онлайн-издании Nature Biotechnology от 18 ноября.
«Мы пытаемся сделать что-то, что взаимодействует с естественными процессами в организме», – сказала Ши. «У тела есть естественные механизмы для закрытия иммунного ответа, который неуместен, и мы действительно просто пытаемся использовать это».
Одним из этих естественных механизмов является постоянный клиренс апоптотических или умирающих клеток из организма. Когда клетка умирает, она высвобождает химические вещества, которые привлекают определенные клетки иммунной системы, называемые макрофагами. Эти макрофаги сожрают умирающую клетку и доставляют ее в селезенку, где она представляет собой антиген-крошечные части белков из умирающей клетки – в пул Т-клеток. Чтобы предотвратить активацию аутореактивных Т-клеток, макрофаги инициируют подавление любых Т-клеток, способных связываться с само-антигенами.
Доктор Миллер первым продемонстрировал, что, связывая специфический само-антиген, такой как миелин, с апоптозными клетками, можно использовать этот естественный механизм для подавления Т-клеток, которые обычно атакуют миелин. Лаборатория провела десятилетия, продемонстрировав, что они могут генерировать антигенспецифическое иммунное подавление на различных животных моделях аутоиммунных заболеваний. Недавно они инициировали предварительное клиническое исследование с сотрудниками в Германии для проверки безопасности инъекций антигенсвязанных апоптозных клеток у пациентов с РС. В то время как успешное исследование продемонстрировало, что инъекции были безопасными, он также подчеркнул ключевую проблему с использованием клеток в качестве средства доставки антигена:
«Клеточная терапия чрезвычайно дорога, поскольку ее необходимо проводить в большом медицинском центре, который способен изолировать белые кровяные клетки пациента в стерильных условиях и повторно вводить те антиген-связанные клетки обратно в пациентов», – сказал Миллер. «Это дорогостоящая, сложная и трудоемкая процедура».
Так началось сотрудничество с д-ром Ши, биоинженером в Северо-западном университете, чтобы обсудить возможность разработки суррогата для апоптотических клеток. Проанализировав различные формулировки, его лаборатория успешно связала искомые антигены с микроскопическими биоразлагаемыми частицами, которые, как они предсказывали, были бы заняты циркулированием макрофагов, подобных апоптотическим клеткам.
К их изумлению, когда они были проверены лабораторией Миллера, частицы, связанные с антигеном, были столь же хороши, если не лучше, при индуцировании толерантности к Т-клеткам на животных моделях аутоиммунных расстройств.
Используя их частицы, связанные с миелином, исследователи смогли как предотвратить инициирование MS в своей модели мыши, так и ингибировать ее прогрессирование при инъекции сразу после первого признака клинических симптомов.
Исследовательская группа теперь надеется начать клинические испытания фазы I с использованием этой новой технологии. Материал, который составляет частицы, уже одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США и в настоящее время используется в рассасывающихся швах, а также в клинических испытаниях для доставки противораковых агентов. Миллер считает, что проверенная безопасность этих частиц вместе с их способностью легко производиться с использованием хороших производственных методов облегчит перевод их открытия в клиническое применение.
«Я думаю, что мы придумали очень мощный способ вызвать толерантность, которая может быть легко переведена в клиническую практику. Мы делаем все возможное, чтобы сделать это вперед », – сказал Миллер.
В дополнение к своему потенциальному использованию для лечения РС исследователи показали в лаборатории, что их терапия может вызывать толерантность к другим аутоиммунным заболеваниям, таким как диабет типа I и специфическая пищевая аллергия. Они также предполагают, что пациенты-трансплантаты могут извлечь пользу из лечения, которое может отменить естественный иммунный ответ организма против трансплантированного органа. Д-р Кристин Келли, директор NIBIB Отдела науки и техники, указывает на уникальное сотрудничество между учеными и инженерами, которые сделали этот шаг реальностью.
«Это открытие свидетельствует о важности многодисциплинарных исследований в области здравоохранения», – сказал Келли. «Объединенная экспертиза этих исследователей в области иммунологии и биоинженерии привела к появлению ценной новой перспективы лечения аутоиммунных заболеваний».