Как договориться с иммунной системой

Наша иммунная система настроена на уничтожение всего подозрительного, от бактерий и вирусов до больных клеток и молекулярного мусора. К сожалению, точно так же «в штыки» иммунитет воспринимает и наночастицы, несущие лекарственные препараты, и пересаженные ткани, не говоря уже о сугубо искусственных объектах вроде сердечных ритмоводителей. Но исследователям из Пенсильванского университета (США), похоже, удалось решить эту проблему: в статье, опубликованной в Science, рассказывается об оснащении наночастиц специальным пептидным «паспортом», который снимает все подозрения иммунной системы.

Узнавание чужого происходит следующим образом: белки крови узнают чужеродные молекулы, которые или плавают сами по себе, или прикреплены к клетке-вирусу-бактерии, и сообщают об этих молекулах иммунным клеткам, в первую очередь макрофагам. Иммунные клетки поедают чужаков, одновременно запуская воспалительную реакцию. В случае с лекарственными наночастицами учёные какое-то время пытались сделать их невидимыми, покрывая специальным полимером, который счищал с поверхности наночастиц иммунные белки. Однако это, как оказалось, лишь отсрочивает иммунную атаку, но не предотвращает её.

Схема работы защитного мембранного пептида, который служит «паспортом» для иммунной клетки: слева — поглощение частицы без пептида, справа — наночастица, защищённая фрагментом CD47. (Рисунок Mary Leonard / University of Pennsylvania.)

Поэтому был выбран другой путь — убеждение иммунных макрофагов в том, что наночастицы — «свои». Несколько лет назад было обнаружено, что «успокоительным средством» для макрофагов служит мембранный белок CD47, который есть буквально у всех клеток. Кроме того, учёные определили рецептор у самих макрофагов, которым они проверяют наличие CD47 у клетки. Вполне возможно, что у клетки есть и другие белки, которыми она общается с иммунной системой, но чтобы сказать «Не ешь меня», достаточно одного CD47.

Но синтезировать целиком белок CD47 очень трудно, поэтому учёные предприняли ряд структурных исследований, чтобы выяснить, какая именно часть этого белка отвечает за взаимодействие с рецептором макрофагов. Такой ключевой фрагмент удалось найти, а чтобы он был стабилен и правильно сворачивался, к нему добавили ещё несколько аминокислот.

Получившийся 21-аминокислотный пептид прикрепили к полистиреновым наношарикам с флюоресцентной краской и ввели их мышам. Для сравнения животным вводили шарики без защитного белка и с другой краской. Через полчаса количество незащищённых наночастиц в крови у мышей по сравнению с защищёнными уменьшилось вчетверо. Когда наночастицы были введены мышам с раком, оказалось, что частицы (и те и другие) стремились остаться в опухоли — как объясняют авторы работы, из-за беспорядочной структуры опухоли и слабых, «рваных» сосудов, которые её питают. Наночастицы несли с собой противораковый препарат, и с их помощью удалось добиться уменьшения объёма опухоли без каких-либо побочных эффектов, которыми чревата обычная химиотерапия.

Полученные данные, разумеется, надо будет проверить в клинических исследованиях, однако можно надеяться, что в ближайшем будущем противораковая терапия шагнёт далеко вперёд, будучи вооружена вот такими наноносителями, которых иммунитет будет воспринимать как «своих» — а значит, позволит им спокойно работать.

Подготовлено по материалам Пенсильванского университета.