Покрытый ДНК субмикроскопический шарик, используемый для доставки в клетки генов и лекарственных препаратов, как оказалось, имеет терапевтическую ценность сам по себе. Через нескольких часов после введения покрытых ДНК наночастиц, не несущих никакого полезного груза, ученые Медико-санитарного университета штата Джорджия (Georgia Health Sciences University, GHSU) с удивление констатировали усиление экспрессии фермента, «успокаивающего» иммунный ответ организма.

Доктора Эндрю Меллор (Andrew Mellor) и Лей Хуан
(Lei Huang) из Медико-санитарного университета штата
Джорджия показали, что система, используемая для
доставки генов и лекарственных препаратов для лечения
многих заболеваний, может помочь при артрите,
не доставляя при этом никаких полезных грузов.
(Фото: Phil Jones, GHSU Photographer)

Как сообщают ученые, опубликовавшие отчет о своем исследовании в журнале The Journal of Immunology, в животной модели ревматоидного артрита – тяжелого аутоиммунного заболевания – повышенная экспрессия фермента индоламин-2,3-диоксигеназы (indoleomine 2,3 dioxygenase, или IDO) значительно смягчает признаки отека и воспаления суставов конечностей.

«Это как лить воду на огонь», – рассказывает руководитель исследования д-р Эндрю Л. Меллор (Andrew L. Mellor), директор Медицинского колледжа GHSU. «Огонь сжигает дом, в данном случае ткань, которая необходима для нормальной работы суставов», – описывает он необъяснимую атаку иммунной системы на амортизаторы костей – хрящи. «Высокие уровни IDO как будто дают нам больше воды для укрощения этого огня».

Для доставки в клетки генов при лечении методами генной терапии таких заболеваний, как рак, ВИЧ-инфекция и болезнь Паркинсона, используется несколько систем. Полученные за последнее время результаты говорят о том, что метод ДНК-наночастиц с успехом применим и при аутоиммунных заболеваниях, таких как артрит, диабет 1 типа и волчанка.

«Мы хотим простимулировать выработку IDO, так как этот фермент защищает здоровую ткань от разрушения иммунной системой», – продолжает доктор Меллор.

Ученые занимались изучением потенциала лечения аутоиммунных заболеваний встраиванием человеческого гена IDO в ДНК-наночастицы, надеясь повысить экспрессию IDO в своей модели артрита. Однако, по счастливой случайности, первый автор статьи доктор Лей Хуан (Lei Huang) обнаружил, что ДНК-наночастицы сами вызывают желаемый эффект. Как и почему – пока изучается. Предварительные данные свидетельствуют о том, что иммунные клетки фагоциты, белые кровяные клетки, поглощающие нежелательные бактерии и умирающие клетки, начинают вырабатывать больше IDO в ответ на ДНК-наночастицу.

«Фагоциты поедают и быстро реагируют на нее, и эффект, который мы получаем, – это IDO», – поясняет д-р Меллор.

Соавтор данного исследования иммунолог Трейси Макгаха (Tracy McGaha), PhD, недавно установил, что подобные клетки предотвращают и развитие системной красной волчанки у мышей. Запланированные на ближайшее будущее исследования будут включать в себя документирование всех клеток, которые реагируют повышением синтеза IDO.

Чтобы найти оптимальный полимер, ученые из GHSU уже организовали сотрудничество со специалистами в области биополимеров из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology), Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) и Технологического института штата Джорджия (Georgia Institute of Technology).

Полимер, используемый в этом исследовании, не является биоразлагаемым, ученым же нужен такой, который в конечном итоге разрушается в организме, не оказывая токсического эффекта. Кроме того, им хотелось бы получить в руки материал, мишенью которого могли бы стать конкретные клетки, например, находящиеся вблизи воспаленных суставов, чтобы свести к минимуму любые потенциально вредные побочные эффекты.

В то время как в данном случае ДНК не должна нести всю ответственность за получение желаемого ответа, она необходима, чтобы заставить клетки экспрессировать IDO. Чтобы быть полностью уверенными, что за улучшение состояния отвечает экспрессия IDO, ученые провели эксперименты на мышах, которым к питьевой воде добавлялся ингибитор IDO, и на генетически модифицированных мышах с подавленным геном IDO.

«Без доступа к молекулярному пути IDO эта терапия не работает», – подводит итог Меллор.

В 1998 году Эндрю Меллор и Дэвид Манн (David Munn) сообщили в журнале Science, что фермент IDO экспрессируется плодом – чтобы избежать отторжения иммунной системой материнского организма. Последующие исследования показали, что опухоли также используют IDO для защиты, и сейчас ведутся клинические исследования противоопухолевого потенциала ингибиторов IDO. С другой стороны, есть данные, что усиление экспрессии IDO может защитить от иммунной атаки пересаженные органы.

Аннотация к статье

Engineering DNA Nanoparticles as Immunomodulatory Reagents that Activate Regulatory T Cells