Ученые из Университета Калифорнии, Ирвин, (University of California, Irvine) сообщают о первых доказательствах того, что пластмассовые антитела – искусственные версии белков, вырабатываемых иммунной системой для распознавания и борьбы с инфекциями и чужеродными веществами – работают в крови живых животных.

Пластмассовые антитела, такие как этот кластер частиц,
видимый в мощный микроскоп, могут бороться
с широким спектром человеческих заболеваний,
включая вирусные инфекции и аллергию.
(Credit: Kenneth Shea)

Это открытие, предполагают ученые в статье в журнале Journal of the American Chemical Society, является значительным шагом к медицинскому применению пластмассовых частиц для борьбы с множеством антигенов, причиняющих неприятности человеку.

К таким антигенам относится буквально все – от болезнетворных вирусов и бактерий до белков, вызывающих аллергические реакции на пыльцу, домашнюю пыль, продукты питания, ядовитый плющ, укусы пчел и другие вещества.

В статье Кеннет Шеа (Kenneth Shea), Ю Хосино (Yu Hosino) и их коллеги ссылаются на свое предыдущее исследование, в ходе которого они разработали метод получения пластмассовых наночастиц, имитирующих способность естественных антител связываться с антигеном. Таким антигеном был мелиттин, основной токсин пчелиного яда. Они создали антитело с помощью метода молекулярного импринтинга, процесса похожего на оставление следов на еще не застывшем бетоне. Ученые смешали мелиттин с маленькими молекулами – мономерами, а затем с помощью химической реакции соединили эти строительные блоки в длинные цепочки и заставили полученный полимер затвердеть. После этого методом выщелачивания исследователи удалили из затвердевшей пластмассы яд. Это привело к образованию наночастиц с крошечными воронками, имеющими форму токсина.

Новое исследование ученых, проведенное вместе с группой Наото Оку (Naoto Oku) из Университета Шизуока (University Shizuoka), Япония, доказало, что пластмассовые антимелиттиновые антитела работают как естественные. Ученые ввели лабораторным мышам смертельные дозы мелиттина, разрушающего и убивающего клетки. Животные, которым сразу после введения яда были сделаны инъекции антимелиттиновых пластмассовых антител, демонстрировали значительно более высокий уровень выживаемости, чем те, которым наночастицы не вводились.

Простые синтетические органические полимерные наночастицы (NPs) могут захватывать и удалять из кровообращения живых мышей специфический пептидный токсин. Наночастицы полимера, имеющие размер белков, обладают химическим сродством и селективностью, сравнимыми с таковыми естественных антител. Они были получены в результате сочетания стратегии оптимизации функциональных мономеров с синтезом наночастиц методом молекулярного импринтинга. В результате связывания и удаления мелиттина наночастицами in vivo смертность и периферические симптомы интоксикации значительно уменьшились. Визуализация in vivo полимерных частиц (или «пластмассовых антител») позволила установить, что NPs ускоряют выведение пептидов из крови и их накопление в печени. Учитывая их биосовместимость и нетоксичность, пластмассовые антитела обладают потенциальными возможностями для нейтрализации широкого спектра биомакромолекул в живых организмах.

«Такие наночастицы могут быть созданы для различных мишеней», – говорит Шеа. «Это позволяет серьезно рассматривать вопрос о возможности использования таких наночастиц во всех случаях, когда необходимо применение антител».

Селективное связывание токсина. Флуоресцентная визуализация биораспределения мелиттина и антимелиттиновых наночастиц в организме мыши. Комплекс накапливается в печени. Фиолетовым обозначен самый низкий уровень накопления, красным – самый высокий

Аннотация к статье: Hoshino et al. Recognition, Neutralization, and Clearance of Target Peptides in the Bloodstream of Living Mice by Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles: A Plastic Antibody