Nanodeeltjes herprogrammeren het immuunsysteem van muizen om met allergenen om te gaan

Twee doses allergeen-inkapseling van nanodeeltjes zorgden intraveneus voor voorkomen van anafylaxie tijdens een voedselallergietest bij muizen, volgens een onderzoek onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Michigan.

De resultaten, gepubliceerd in Geavanceerde gezondheidszorgmaterialenbieden een potentieel pad om het gemak van allergie-immunotherapieën bij mensen te verbeteren, waarvoor momenteel dagelijkse doses van het allergeen nodig zijn.

Naast het onderzoek bij muizen heeft dit allergeen-inkapselende nanodeeltjesplatform een Fase II klinische studie voor de behandeling van de auto-immuunziekte coeliakie.

Voedselallergieën ontstaan ​​wanneer het immuunsysteem van een persoon een onschadelijk voedseleiwit – het allergeen – ten onrechte als een bedreiging beschouwt. Het immuunsysteem gedraagt ​​zich op dezelfde manier als hoe het een virus, schadelijke bacterie of toxine zou identificeren, en voert een defensieve reactie uit om de dreiging te bestrijden.

“Het is niet duidelijk waarom bepaalde individuen voedselallergieën ontwikkelen, en de huidige behandelingen blijven zeer beperkt”, zegt Jessica O’Konek, wetenschappelijk assistent-professor aan het Mary H. Weiser Food Allergy Center in Michigan Medicine en co-corresponderend auteur van het onderzoek. .

Hoewel de klinische behandeling zich vaak richt op het vermijden van allergenen, blijven patiënten vatbaar voor accidentele blootstelling, die levensbedreigend kan zijn. In de VS meldde 51% van de volwassenen en 42% van de kinderen met een voedselallergie een incidentie van een ernstige allergische reactie waarbij anafylaxie, lage bloeddruk, moeite met ademhalen of piepende ademhaling optraden, wat soms leidde tot bezoeken aan de eerste hulp.

Allergeenspecifieke immuuntherapieën zijn bedoeld om voedselallergieën te behandelen met een dagelijkse dosis van het voedselallergeen. Na verloop van tijd kunnen patiënten ongevoelig worden, maar de allergische reactie kan opnieuw optreden nadat patiënten zijn gestopt met het dagelijks innemen van het allergeen.

“In plaats van zich te concentreren op desensibilisatie, traint de behandeling met allergeen-inkapseling van nanodeeltjes feitelijk het immuunsysteem om niet te reageren op een allergeen – een proces dat tolerantie wordt genoemd”, zegt Lonnie Shea, een collegiale hoogleraar biomedische technologie van Steven A. Goldstein aan de UM en co- corresponderende auteur van het onderzoek.

Met een diameter van slechts 500 nanometer zijn deze deeltjes 0,5% zo breed als een mensenhaar en hebben ze een negatieve oppervlaktelading die ze op immuuncellen richt.

“Deze kenmerken van het nanodeeltje zorgen ervoor dat ze lijken op puin van stervende cellen, die over het algemeen niet als gevaarlijk worden beschouwd. Het ingekapselde allergeen wordt door de immuuncellen verwerkt zonder de gevaarsignalen te verhogen die normaal gesproken een immuunrespons zouden activeren”, aldus Shea.

Eenmaal opgenomen, interageren deze nanodeeltjes met de routes van het immuunsysteem om T-helper 2-cellen te onderdrukken, een immuunceltype dat ontstekingen veroorzaakt als reactie op allergenen. De behandeling herprogrammeert zelfs enkele inflammatoire T-helper 2-cellen om regulerende T-cellen te worden, een celtype dat uw immuunsysteem reguleert om uw eigen cellen niet aan te vallen, waardoor de reactie van het lichaam op het allergeen wordt verminderd.

De onderzoekers gebruikten een muismodel van een ei-allergie waarbij ze eerst muizen sensibiliseerden voor ovalbumine, een allergie-inducerend eiwit in eiwitten, en vervolgens muizen behandelden met een placebo of ovalbumine-inkapselende nanodeeltjes opgelost in een fosfaatgebufferde zoutoplossing.

De muizen ondergingen vervolgens een orale voedseluitdaging, een veel voorkomende diagnose voor voedselallergieën waarbij een patiënt vermoedelijk allergeen eet om te bepalen of anafylaxie optreedt.

Muizen behandeld met nanodeeltjes van ovalbumine vertoonden geen anafylactische respons die werd waargenomen in de controleconditie en vertoonden in het algemeen minder voedselallergiereacties, waaronder diarree.

Weefsel- en bloedmonsters verzameld bij deze muizen hielpen bij het ontrafelen van de cellulaire routes en ontdekten dat de behandeling de frequentie van basofielen en mestcellen in de darmen verminderde, wat wijst op minder allergische ontstekingen.

Er wordt momenteel onderzocht hoe lang deze nanodeeltjes een reactie op het allergeen voorkomen.

“Omdat voedselallergieën dezelfde T-helpercelreactie veroorzaken, zou dit platform kunnen worden aangepast om elk allergeen in te kapselen en af ​​te leveren om tolerantie in slechts een paar doses mogelijk te maken”, aldus Shea.

Shea is ook hoogleraar chemische technologie en chirurgie. O’Konek is ook een William Chandler Swink Research Professor en een onderzoeksassistent-professor aan het Michigan Nanotechnology Institute for Medicine and Biological Sciences en de Michigan Medicine Department of Internal Medicine. Joel Whitfield van het Rogel Cancer Center Immunology Core voerde de ELISA’s uit.