Ученые из Института биомедицинских исследований Вайтхеда (Whitehead Institute for Biomedical Research) MIT генетически и ферментативно модифицировали эритроциты, и теперь эти клетки крови могут нести целый ряд ценных грузов – от лекарств до вакцин и контрастных агентов – и доставлять их в нужные органы и ткани.

(Фото: medindia.net)

«Мы хотели создать особо ценные эритроциты, способные делать больше, чем просто переносить кислород», – говорит член-учредитель Института Вайтхеда Харви Лодиш (Harvey Lodish), руководитель исследования. «Мы разработали технологию создания в культуре мышиных и человеческих эритроцитов, способных экспрессировать то, что нам нужно, и потенциально пригодных для использования в терапевтических и диагностических целях».

Эритроциты – перспективное средство для потенциального терапевтического использования сразу по нескольким причинам: они очень широко распространены – гораздо более многочисленны, чем клетки любого другого типа, – и продолжительность их жизни составляет около 120 дней. Но особенно важно то, что в процессе развития клетки-предшественники эритроцитов лишаются ядра и, соответственно, всей содержащейся в нем ДНК. Зрелый безъядерный эритроцит не несет никакого генетического материала или никаких следов каких-либо генетических манипуляций, что в противном случае могло бы привести к образованию опухоли или другим побочным эффектам.

Используя эту их особенность, доктор Лодиш и его коллеги встроили гены, кодирующие определенные несколько модифицированные поверхностные белки обычных эритроцитов в геном их клеток-предшественников на ранней стадии развития. Достигнув зрелости и лишившись своего ядра, эритроциты сохраняют эти белки на своей мембране, где они снова модифицируются с помощью методики мечения белков, разработанной лабораторией Хидде Плёга (Hidde Ploegh), соавтора исследования. Основанный на бактериальном ферменте сортазе А (sortase А), используемом в качестве катализатора, этот подход позволяет модифицировать эритроциты генетически некодируемыми заместителями, то есть установить прочную химическую связь между встроенным мембранным белком и веществом выбора, будь то низкомолекулярное соединение с терапевтической активностью или антитело, способное связывать токсины. Такая модификация не повреждает ни клетку, ни ее поверхность.

«Так как модифицированные эритроциты человека циркулируют в организме до четырех месяцев, можно представить себе сценарий, при котором эти клетки используются для введения антител, нейтрализующих какой-либо токсин», – поясняет Плёг. «В результате мы получим длительно существующий резерв антитоксических антител».

Новый подход привлек к себе внимание американских военных, в частности, Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (Defense Advanced Research Projects Agency), которое финансирует данный проект, так как заинтересовано в разработке лекарственных препаратов или вакцин, эффективных против биологического оружия.

По мнению доктора Лодиша, потенциальная сфера практического применения результатов этого исследования чрезвычайно широка и может включать в себя связывание и выведение из организма так называемого «плохого» холестерина, доставку разрушающих тромбы белков для лечения ишемических инсультов или тромбоза глубоких вен или противовоспалительных антител, подавляющих хроническое воспаление. Кроме того, есть основания полагать, что такие модифицированные эритроциты могут быть использованы для подавления нежелательного иммунного ответа, которым часто сопровождается лечение белковыми препаратами. Сейчас исследователи изучают, могут ли эти клетки заранее подготовить иммунную систему пациента к такой терапии и тем самым снизить риск развития тяжелых побочных эффектов.

Оригинальная статья

Engineered red blood cells as carriers for systemic delivery of a wide array of functional probes