Пандемия COVID-19 подчеркивает разрушительные последствия острого воспаления легких (ALI), которое является частью острого респираторного дистресс-синдрома (ОRDS) и является основной причиной смерти от COVID-19. Потенциальным новым способом диагностики и лечения ОРДС является изучение того, как нейтрофилы (белые кровяные тельца, отвечающие за обнаружение и устранение вредных частиц в организме) определяют, какие материалы должны абсорбироваться на поверхностной структуре материалов и способствуют абсорбции частиц, которые проявляют "слипание белка", согласно новому исследованию, проведенному Медицинской школой Перельмана в Университете Пенсильвании. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Исследователи изучили, как нейтрофилы различают уничтожаемые бактерии и другие соединения в крови, такие как частицы холестерина. Они протестировали 23 различных библиотеки наночастиц на основе белков на мышах с ALI, выявив набор «правил» для прогнозирования поглощения нейтрофилов. Нейтрофилы не захватывают симметричные твердые вещества, такие как вирусы, но они захватывают частицы, которые демонстрируют «белковые сгустки», которые исследователи называют наночастицами с агглютинином (NAP).
"Мы хотим использовать существующую функцию нейтрофилов, которая идентифицирует и устраняет захватчиков, чтобы сообщить, как создать наночастицу" троянского коня", которую сверхактивные нейтрофилы будут поглощать и проводить лечение для облегчения ALI и ОРЗ", - сказал ведущий автор исследования Джейкоб Майерсон, доктор философии, научный сотрудник Отдела системной фармакологии и трансляционной терапии. "Однако, чтобы создать эту систему доставки "троянского коня", мы должны были определить, как нейтрофилы определяют, какие частицы в крови нужно поглощать".
АЛИ и ОРЗ являются опасными для жизни формами дыхательной недостаточности с высоким уровнем заболеваемости и смертности. До COVID-19 в США ежегодно регистрировалось 190 000 случаев ОРЗ и 75 000 смертей, причем ОРЗ были вызваны пневмонией, сепсисом и травмой. Тем не менее, COVID увеличил число случаев ОРЗ до миллионов. Когда возникает ALI или ОРДС, воздушные мешки легких рекрутируют нейтрофилы в легкие, чтобы устранить циркулирующие микробы. Этот процесс заставляет нейтрофилы выделять соединения, которые еще больше усугубляют повреждение легких и повреждают воздушные мешки, поэтому у пациентов развивается низкий уровень кислорода в крови. К сожалению, несмотря на тяжесть ALI/ОРДС, не существует эффективного препарата для его контроля, и в настоящее время лечение сосредоточено на поддержке пациентов, пока легкие естественным образом, но медленно заживают.
Для решения ОРДС и других медицинских проблем исследователи из Пенсильвании и других стран используют наночастицы для концентрации лекарств в поврежденных или больных органах. Такие наночастицы также используются для генной терапии и иммунотерапии.
Исследователи отмечают, что, хотя разработка жизнеспособных методов лечения ALI/ОРДС с использованием наночастиц для лечения с помощью нейтрофилов еще далека, это исследование представляет собой значительный шаг в понимании состояния и функции иммунной системы.
"Теперь, когда мы определили, что нейтрофилы патрулируют наночастицы с агглютинированным белком, наш следующий шаг-понять, как и почему другие микробы, такие как вирусы, которые являются жесткими и симметричными, эволюционировали, чтобы уклоняться от нейтрофилов", - сказал старший автор Джейкоб Бреннер, доктор медицинских наук, доцент кафедры легочной медицины в отделении легочной, аллергической и неотложной помощи. "Обладая этими знаниями, мы можем продолжать использовать это уникальное сочетание материаловедения и инженерии для создания методов лечения конкретных заболеваний, нацеленных на более сложные и сложные патологии".