Nanotech-strategie is veelbelovend voor de behandeling van auto-immuunziekten

Grafisch abstract. Credit: ACS Nano (2022). DOI: 10.1021/acsnano.2c05643

Wetenschappers van Scripps Research hebben succes gemeld bij de eerste tests van een nieuwe, op nanotechnologie gebaseerde strategie tegen auto-immuunziekten.

De wetenschappers, die hun resultaten rapporteerden in ACS Nano, gemanipuleerde celachtige “nanodeeltjes” die zich alleen richten op de immuuncellen die een auto-immuunreactie veroorzaken, waardoor de rest van het immuunsysteem intact en gezond blijft. De nanodeeltjes vertraagden, en bij sommige dieren zelfs, ernstige ziekte in een muismodel van artritis aanzienlijk.

“Het potentiële voordeel van deze aanpak is dat het een veilige, langdurige behandeling van auto-immuunziekten mogelijk maakt waarbij het immuunsysteem zijn eigen weefsels of organen aanvalt – met behulp van een methode die geen brede immuunonderdrukking veroorzaakt, zoals de huidige behandelingen doen,” zegt senior auteur James Paulson, Ph.D., Cecil H. en Ida M. Green Chair of Chemistry bij de afdeling Moleculaire Geneeskunde van Scripps Research.

Auto-immuunziekten zoals reumatoïde artritis worden veroorzaakt wanneer het immuunsysteem per ongeluk iemands eigen weefsels of organen aanvalt. Deze ziekten treffen alleen al in de VS naar schatting 10 miljoen mensen. Behandelingen zijn beschikbaar en kunnen voor veel patiënten effectief zijn, maar ze hebben de neiging om het immuunsysteem klakkeloos te onderdrukken, waardoor ze vatbaarder worden voor infecties en kanker, naast andere bijwerkingen.

Paulson en zijn team hebben gekozen voor een aanpak die gerichter is op het immuunsysteem. Veel auto-immuunziekten worden veroorzaakt of aangedreven door immuunaanvallen op slechts één eiwit in het lichaam van de patiënt, bekend als een ‘zelf-antigeen’.

Het idee dat ten grondslag ligt aan de nanodeeltjesstrategie is om alleen de immuuncellen die dat eigen antigeen aanvallen te elimineren of te deactiveren – een benadering die minstens zo effectief zou kunnen zijn als brede immuunsuppressie, zonder de bijwerkingen. Auto-immuunziekten die worden gedomineerd door immuunreacties op een enkel zelf-antigeen omvatten sommige vormen van artritis, de blaarziekte op de huid die bekend staat als pemphigus en de schildklierziekte van Graves.

De onderzoekers, waaronder eerste auteur Katarzyna Brzezicka, Ph.D., een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het Paulson-lab, onderzoeksassistent Britni Arlian en andere laboratoriumleden, ontwierpen nanodeeltjes die twee soorten immuuncellen konden deactiveren: B-cellen en T-cellen.

Op het oppervlak droeg elk nanodeeltje kopieën van een doelwit-zelf-antigeen, plus een suikergerelateerd molecuul dat kan binden aan een speciale “uit-schakelaar” -receptor op B-cellen, CD22 genaamd. B-cellen, die antilichamen maken en specifiek zijn voor verschillende antigenen, zullen zichzelf effectief afsluiten als ze tegelijkertijd zowel het specifieke antigeen waarop ze zich richten als de bindingspartner van CD22 tegenkomen.

Elk nanodeeltje was ook doorspekt met een krachtige verbinding genaamd rapamycine om de productie van immuuncellen genaamd regulerende T-cellen te stimuleren. T_reg cellen, zoals ze ook wel worden genoemd, zijn verantwoordelijk voor het onderdrukken van andere T-cellen die nodig zijn om een ​​auto-immuunaanval te genereren. Het algemene doel van de studie was om alleen de B- en T-cellen die het zelf-antigeen herkennen effectief uit te schakelen en de rest van de B- en T-celpopulaties intact te laten.

De onderzoekers toonden eerst aan dat hun op nanodeeltjes gebaseerde strategie het immuunsysteem van de muis kon tolereren voor een kippeneiwit, ovalbumine, dat anders een sterke reactie zou veroorzaken. Vervolgens testten ze de strategie in een veelgebruikt muismodel van artritis, waarbij het immuunsysteem van de muis genetisch vatbaar is om een ​​zelf-antigeen genaamd GPI aan te vallen.

De wetenschappers toonden aan dat behandeling van de muizen met GPI-tolerante nanodeeltjes op de leeftijd van drie weken de ontwikkeling van artritissymptomen die normaal gesproken een week of twee later zouden verschijnen, aanzienlijk vertraagde. In feite bleef ongeveer een derde van de muizen artritisvrij gedurende de maximale follow-upperiode van 300 dagen. Tests bevestigden dat de behandeling de productie van anti-GPI-antilichamen bij de muizen drastisch verminderde en tegelijkertijd hun T_reg populaties.

Paulson zegt dat zijn team van plan is om deze veelbelovende resultaten op te volgen met verdere optimalisatie van de nanodeeltjesstrategie.

“We waren in staat om een ​​derde van deze dieren te ‘genezen’ in deze vroege demonstratie, en ik denk dat er het potentieel is om onze nanodeeltjes te combineren met andere immuunmodulatorbehandelingen om het nog effectiever te maken”, zegt Paulson. “Dus dat zal onze volgende stap zijn, evenals het demonstreren van onze technologie tegen andere auto-immuunziekten die worden veroorzaakt door ongewenste immuunreacties op een zelf-antigeen.”