In laboratoriumstudie laat nanodeeltjes veelbelovende resultaten zien voor de behandeling van ernstige allergieën

Voor ongeveer een op de 13 kinderen in de VS kunnen normaal onschadelijke voedingsmiddelen zoals melk, eieren en pinda’s de natuurlijke afweer van het lichaam in een stroomversnelling brengen.

Symptomen van voedselallergieën kunnen sterk variëren, maar in het slechtste geval kan een systeembrede allergische reactie leiden tot anafylaxie, een levensbedreigende aandoening die wordt gekenmerkt door een plotselinge daling van de bloeddruk en ademhalingsmoeilijkheden.

Hoewel er nu enkele preventieve maatregelen zijn voor door voedsel veroorzaakte anafylaxie, zijn er nog geen langdurige oplossingen – behandelingen die het immuunsysteem in een staat van tolerantie kunnen houden, zodat het niet op allergenen reageert.

Nu heeft een UCLA-onderzoeksteam een ​​mogelijke manier ontwikkeld om allergieën op de lange termijn te verlichten door een actieve staat van immuuntolerantie op te wekken.

De technologie gebruikt een nanodeeltje – een deeltje dat zo klein is dat het wordt gemeten op de schaal van miljardsten van een meter – om eiwitten af ​​te leveren aan specifieke cellen in de lever. Die eiwitten kunnen een allergische reactie veroorzaken in andere organen in het lichaam, maar in de lever zorgen ze ervoor dat de beoogde cellen een tolerante immuunreactie activeren die de allergische reactie uitschakelt.

Een rapport over het onderzoek, gepubliceerd in ACS Nano, geeft aan dat het platform effectief is in het voorkomen van allergische reacties op een eiproteïne bij inslikken of inademen. De UCLA-onderzoekers toonden ook aan dat het afleveren van een enkel stukje van een eiwit dat allergieën veroorzaakt, voldoende is om de allergische reactie te verzachten.

“Enorme aantallen mensen lijden aan voedselallergieën, wat neerkomt op miljarden dollars aan jaarlijkse kosten voor gezondheidszorg”, zei co-corresponderende auteur Dr. André Nel, directeur van het Center for Environmental Implications of Nanotechnology van de University of California, of CEIN, en directeur van onderzoek aan het California NanoSystems Institute aan de UCLA. “Normaal gesproken worden astma en anafylaxie behandeld met een EpiPen-spuit, evenals ontstekingsremmende en immuunonderdrukkende medicijnen die alleen tijdelijke verlichting bieden. Om het probleem op lange termijn te laten verdwijnen, kijken we naar de lever om het immuunsysteem te herprogrammeren. systeem naar een actief aanhoudende staat van non-responsiviteit. “

De lever is een immuun-bevoorrecht orgaan, wat betekent dat het is geprogrammeerd om niet te reageren op vreemde eiwitten, antigenen genaamd, die elders in het lichaam allergische of anafylactische reacties kunnen veroorzaken. Het platform dat door Nel en zijn collega’s is ontwikkeld, stimuleert de lever om regulerende T-cellen te produceren, cellen in het immuunsysteem die overal in het lichaam kunnen komen om allergische reacties op voedselallergenen te kalmeren.

Nel, die ook een UCLA-vooraanstaand professor in de geneeskunde en immunoloog is, zei dat het idee om de lever te richten voortkwam uit een intrigerende observatie op het gebied van orgaantransplantatiegeneeskunde.

“Als artsen een nier transplanteren, moeten ze veel immuunonderdrukking geven om afstoting te voorkomen”, zei hij. “Maar als ze een nier plus een lever transplanteren, is er heel weinig immuunonderdrukking nodig om de nier te beschermen, omdat de lever dat doet. Het geheim van de lever is het genereren van regulerende T-cellen die de nier beschermen tegen immuunafstoting.”

In één experiment vergeleken de wetenschappers hun platform met een andere op nanodeeltjes gebaseerde benadering die momenteel wordt geëvalueerd in klinische onderzoeken. In die technologie, ontwikkeld door en onder licentie van wetenschappers van Harvard en MIT, worden cellen die allergenen aan het immuunsysteem presenteren, overal in het lichaam opnieuw geprogrammeerd om overreactieve immuunresponsen uit te schakelen.

In hun test hebben de UCLA-onderzoekers groepen muizen voorbehandeld met twee injecties met een tussenpoos van een week om de op de lever gerichte nanodeeltjes te vergelijken met verschillende versies van de Harvard-MIT-benadering. De muizen werden vervolgens gevoelig gemaakt voor een eiproteïne op een manier die onder normale omstandigheden astma-achtige symptomen zou veroorzaken. Vanaf vier weken na de tweede injectie werden de muizen via inademing aan het allergeen blootgesteld.

De wetenschappers ontdekten dat het op de lever gerichte nanodeeltje dat het ei-allergeen bevat, regulerende T-cellen genereerde die zijn geprogrammeerd om de allergische reactie op het ei-eiwit te onderdrukken – en dat het net zo effectief was als de aanpak van Harvard-MIT bij het verminderen van allergische ontsteking in de longen. .

In een tweede experiment met muizen ontdekte het team dat het afleveren van bepaalde fragmenten van het eiproteïne met het op de lever gerichte nanodeeltje de immuuntolerantie verbeterde, en dat deed het beter dan het gericht afleveren van het hele eiwit.

Een derde experiment gebruikte een muismodel voor anafylaxie veroorzaakt door inname van hetzelfde eiproteïne. De onderzoekers vergeleken muizen met de voedselallergie die niet werden behandeld, muizen die waren voorbehandeld met injecties van het nanodeeltje dat het hele eiproteïne bevatte en allergische muizen die waren voorbehandeld met injecties van een bepaald fragment van het eiwit. Muizen die de nanodeeltjes met het hele eiwit ontvingen en de muizen die het nanodeeltje met het fragment ontvingen, vertoonden een dramatische vermindering van levensbedreigende reacties op het allergeen, zoals een ineenstorting van de bloedcirculatie waardoor hun lichaamstemperatuur daalde.

“Deze resultaten zijn erg opwindend”, zei eerste auteur Qi Liu, een postdoctoraal onderzoeker aan de UCLA. “Onze voorlopige studies toonden aan dat onze nanodeeltjes met succes cellen in de lever konden aanvallen en regulerende T-cellen konden genereren om ontstekingen in de luchtwegen te verlichten, en deze experimenten toonden aan dat het platform ook effectief is tegen voedselallergieën.”

De wetenschappers zijn van plan om andere voorwaarden te onderzoeken die met hun nieuwe aanpak kunnen worden aangepakt.

“Dit platform kan waardevol zijn voor de behandeling van andere allergieën of auto-immuunziekten, zoals diabetes type 1, lupus of reumatoïde artritis”, zei co-corresponderende auteur Dr. Tian Xia, universitair hoofddocent geneeskunde aan de UCLA en lid van CEIN. “Uiteindelijk is ons doel om mensen te helpen.”