In een doorbraak voor nanotechnologie en multiple sclerose, een biologisch afbreekbaar nanodeeltje blijkt het perfecte vehikel te zijn om stiekem een ​​antigeen af ​​te geven dat het immuunsysteem misleidt om zijn aanval op myeline te stoppen en een model van relapsing-remitting multiple sclerose (MS) bij muizen te stoppen, volgens nieuw onderzoek naar de Northwestern Medicine.

De nieuwe nanotechnologie kan ook worden toegepast op een verscheidenheid aan immuungemedieerde ziekten, waaronder diabetes type 1, voedselallergieën en luchtwegallergieën zoals astma.

bij MS, het immuunsysteem valt het myelinemembraan aan dat de zenuwcellen in de hersenen isoleert, ruggenmerg en oogzenuw. Wanneer de isolatie is vernietigd, elektrische signalen kunnen niet effectief worden geleid, resulterend in symptomen die variëren van lichte gevoelloosheid van ledematen tot verlamming of blindheid. Ongeveer 80 procent van de MS-patiënten wordt gediagnosticeerd met de relapsing-remitting vorm van de ziekte.

De noordwestelijke nanotechnologie onderdrukt niet het hele immuunsysteem zoals de huidige therapieën voor MS, die patiënten vatbaarder maken voor alledaagse infecties en hogere percentages kanker. Liever, wanneer de nanodeeltjes aan myeline-antigenen worden gehecht en in de muizen worden geïnjecteerd, het immuunsysteem wordt gereset naar normaal. Het immuunsysteem stopt met het herkennen van myeline als een buitenaardse indringer en stopt de aanval erop.

"Dit is een zeer belangrijke doorbraak in translationele immunotherapie, " zei Stephen Miller, een corresponderende auteur van de studie en de Judy Gugenheim Research Professor of Microbiology-Immunology aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine. "Het mooie van deze nieuwe technologie is dat deze bij veel immuungerelateerde ziekten kan worden gebruikt. We veranderen gewoon het antigeen dat wordt afgegeven."

"De heilige graal is om een ​​therapie te ontwikkelen die specifiek is voor de pathologische immuunrespons, in dit geval valt het lichaam myeline aan, " voegde Miller toe. "Onze aanpak stelt het immuunsysteem opnieuw in, zodat het niet langer myeline aanvalt, maar de functie van het normale immuunsysteem intact laat."

Het nanodeeltje, gemaakt van een gemakkelijk te produceren en al door de FDA goedgekeurde stof, is ontwikkeld door Lonnie Shea, hoogleraar chemische en biologische technologie aan de McCormick School of Engineering and Applied Science in Northwestern.

"Dit is een grote doorbraak in nanotechnologie, waaruit blijkt dat je het kunt gebruiken om het immuunsysteem te reguleren, " zei Shea, ook een corresponderende auteur. De paper wordt op 18 november gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Biotechnologie .

Miller en Shea zijn ook lid van het Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center van de Northwestern University. In aanvulling, Shea is lid van het Institute for BioNanotechnology in Medicine en het Chemistry of Life Processes Institute.

KLINISCHE PROEF VOOR MS-TESTS DEZELFDE AANPAK—MET BELANGRIJK VERSCHIL

De methode van de studie is dezelfde benadering die nu wordt getest bij multiple sclerosepatiënten in een fase I/II klinische studie, met één belangrijk verschil. De proef maakt gebruik van de eigen witte bloedcellen van een patiënt - een kostbare en arbeidsintensieve procedure - om het antigeen af ​​te geven. Het doel van de nieuwe studie was om te zien of nanodeeltjes net zo effectief kunnen zijn als de witte bloedcellen als leveringsvoertuigen. Zij waren.

HET GROTE VOORDEEL VAN NANODEELTJES VOOR IMMUNOTHERAPIE

Nanodeeltjes hebben veel voordelen; ze kunnen gemakkelijk in een laboratorium worden geproduceerd en gestandaardiseerd voor productie. Ze zouden de potentiële therapie goedkoper en toegankelijker maken voor een algemene bevolking. In aanvulling, deze nanodeeltjes zijn gemaakt van een polymeer genaamd Poly(lactide-co-glycolide) (PLG), dat bestaat uit melkzuur en glycolzuur, beide natuurlijke metabolieten in het menselijk lichaam. PLG wordt het meest gebruikt voor biologisch afbreekbare hechtingen.

Het feit dat PLG al door de FDA is goedgekeurd voor andere toepassingen, zou de vertaling van het onderzoek naar patiënten moeten vergemakkelijken, merkte Shea op. Miller en Shea testten nanodeeltjes van verschillende groottes en ontdekten dat 500 nanometer het meest effectief was in het moduleren van de immuunrespons.

"We hebben deze deeltjes toegediend aan dieren die een ziekte hebben die erg lijkt op relapsing-remitting multiple sclerose en hebben het gestopt, Miller zei. "We hebben elke toekomstige terugval tot 100 dagen voorkomen, wat het equivalent is van meerdere jaren in het leven van een MS-patiënt."

Shea en Miller testen momenteel ook de nanodeeltjes om diabetes type één en luchtwegaandoeningen zoals astma te behandelen.

NANOPARTICLES FOOL IMMUUNSYSTEEM

In de studie, onderzoekers bevestigden myeline-antigenen aan de nanodeeltjes en injecteerden ze intraveneus in de muizen. De deeltjes kwamen de milt binnen, die het bloed filtert en het lichaam helpt om verouderende en stervende bloedcellen af ​​te voeren. Daar, de deeltjes werden opgeslokt door macrofagen, een soort immuuncel, die vervolgens de antigenen op hun celoppervlak vertoonden. Het immuunsysteem beschouwde de nanodeeltjes als doodgewone bloedcellen en niets om zich zorgen over te maken. Dit creëerde immuuntolerantie voor het antigeen door de activiteit van op myeline reagerende T-cellen direct te remmen en door het aantal regulerende T-cellen te verhogen, wat de auto-immuunrespons verder kalmeerde.

"De sleutel hier is dat deze op antigeen/deeltjes gebaseerde benadering van inductie van tolerantie selectief en gericht is. In tegenstelling tot gegeneraliseerde immunosuppressie, wat de huidige therapie is die wordt gebruikt voor auto-immuunziekten, dit nieuwe proces legt niet het hele immuunsysteem stil, " zei Christine Kelley, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering directeur van de afdeling Discovery Science and Technology bij de National Institutes of Health, die het onderzoek ondersteunden. "Deze samenwerking tussen expertise in immunologie en bio-engineering is een geweldig voorbeeld van de enorme vooruitgang die kan worden geboekt met wetenschappelijk convergerende benaderingen van biomedische problemen."

"We zijn er trots op onze expertise in de ontwikkeling van therapieën te delen met het geweldige team van academische wetenschappers van Dr. Stephen Miller, " zei Scott Johnson, DIRECTEUR, voorzitter en oprichter van de Myelin Repair Foundation. "Het idee om antigenen aan nanodeeltjes te koppelen is ontstaan ​​in discussies tussen het laboratorium van Dr. Miller, de adviesraad voor medicijnontdekking van de Myelin Repair Foundation en Dr. Michael Pleiss, een lid van het interne onderzoeksteam van de Myelin Repair Foundation, en we hebben onze inspanningen gebundeld om ons te concentreren op patiëntgerichte, klinisch relevant onderzoek met brede implicaties voor alle auto-immuunziekten. Ons unieke onderzoeksmodel is ontworpen om de innovatie uit de academische wetenschap die we financieren te bevorderen en te extraheren en om deze technologieën over te zetten naar commercialisering. Het overkoepelende doel is ervoor te zorgen dat deze belangrijke therapeutische route de beste kans heeft om patiënten te bereiken, met MS en alle auto-immuunziekten."