Лимфоциты получили новый боезапас

Биохимики превратили лимфоцитное ополчение в наноармию. Каждого солдата они нагрузили сотней нанорюкзачков с боеприпасами. Лимфоциты не просто ринулись вперед, но поделились оружием с детьми.

Клеточная терапия – это не инъекции непонятно куда и непонятно каких клеток для омоложения. Это пересадка донорского костного мозга, клеток поджелудочной железы, клеток печени, заживление ожогов, восстановление роговицы, уретры, гортани, лечение раковых опухолей иммунными клетками.

Для хорошего эффекта нужно, чтобы введенные клетки активно размножались и выполняли свою задачу. Поэтому специалисты работают над способами их усиления веществом-адъювантом (как в вакцине). Ключевой момент – способ его доставки. В принципе, для этого можно генетически модифицировать донорские клетки, но это дорого и негарантированно (всех побочных эффектов от точечной мутации не знает никто). Альтернативный метод – использовать нанотехнологии.

Клетки ощетинились наночастицами

По этому пути пошли Даррелл Ирвин (Darrell Irvine) и его коллеги из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology). Ранее другая команда из MIT облачила лимфоциты в полимерные «рюкзачки» для переноски полезных веществ. Новая разработка – наноконтейнеры 100--300 нм в диаметре, которые химически связываются с поверхностью клеток. Снаружи – фосфолипидная мембрана, внутри -- начинка из лекарства. Для прикрепления наночастиц служат тиоловые (SH-) группы на поверхности Т- и В-лимфоцитов и стволовых кроветворных клеток. Они образуют ковалентные связи с химическими группами на мембране частиц. Авторы разработки подчеркивают, что химическая связь намного прочнее, чем физическая абсорбция частиц на клетке.

Ученые культивировали Т-лимфоциты вместе с наночастицами и убедились в том, что каждая клетка обросла не менее чем сотней частиц, видимых в конфокальный микроскоп.

Исследователи проверили, что такое приобретение не изменяет свойства Т-лимфоцитов и не мешает им выполнять свою работу. Клетки нормально делились, и при делении наночастицы распределялись между дочерними клетками. Нагруженные Т-лимфоциты успешно проникали через внутреннюю стенку сосудов, при этом на них оставалось в среднем 83% наночастиц от первоначального количества.

Свойство Т-лимфоцитов притягиваться раковой опухолью также не изменилось. Это подтвердили эксперименты на мышах с подкожной опухолью. Чтобы сделать наночастицы видимыми в организме, их пометили флуоресцентным красителем. В месте доставки контейнеры медленно разрушаются, постепенно высвобождая начинку.

Лимфоцитам помогли справиться с опухолью

Затем биологи приступили к лечению мышей. Наночастицы начинили смесью интерлейкинов (IL-15 и IL-21), обработали ими культуру Т-лимфоцитов и ввели нагруженные клетки мышам с раковой опухолью легких. Контрольным животным с опухолью вводили необработанные Т-лимфоциты. В этом случае первоначальный иммунный ответ вскоре затухал. Инъекция интерлейкинов подстегивала его, но ненадолго. А введение Т-лимфоцитов с интерлейкинами внутри наночастиц дало хороший эффект: клетки эффективно размножались в месте опухоли, и через две недели их стало в пять раз больше. Это означало, что выходящие из своих вместилищ интерлейкины успешно стимулируют размножение Т-лимфоцитов.

Все мыши, получившие лимфоциты с наночастицами, дожили до конца стодневного эксперимента, в то время как мыши без лечения погибли в среднем через 25 дней, а мыши, получавшие немодифицированные лимфоциты и инъекцию интерлейкина, прожили не больше 70 дней.

Авторы работы отмечают, что при системном введении интерлейкин в больших дозах становится токсичным. В плюсы же нового метода можно записать практическое отсутствие побочных эффектов.

Усилители костного мозга

В другом опыте ученые проверили, можно ли использовать разработку при пересадке костного мозга. Для этого в качестве лекарства они взяли вещество, которое стимулирует размножение кроветворных стволовых клеток. Его заключили в наночастицы и обработали ими клетки костного мозга мыши-донора, помеченные еще и флуоресцентным красителем. Мышь-реципиента подвергли облучению, которое убило ее собственный костный мозг. После пересадки ученые увидели, что клетки с наночастицами размножаются в организме реципиента намного активнее, чем немодифицированные. Через неделю клеток оказалось в 5,7 раза больше, чем в случае системного введения того же вещества.

Авторы статьи в Nature Medicine считают свой метод универсальным, так как в наночастицы можно упаковывать самые разные лекарства и нагружать ими разные клетки.