Инженеры из Калифорнийского Университета в Сан-Диего изобрели «наноспонжи», способные безопасно удалять из кровотока широкий класс опасных токсинов — включая токсины, произведенные MRSA (метициллин-устойчивыми штаммами золотистого стафилококка), E. coli, ядовитыми змеями и пчелами. Эти наноспонжи, которые к настоящему времени были исследованы на мышах, могут нейтрализовать «токсины — формирующие поры», которые разрушают клетки, создавая поры в клеточных мембранах. В отличие от других антитоксиновых платформ, которые обычно синтезируются для индивидуальных типов токсинов, наноспонжи могут абсорбировать различные токсины, формирующие поры, независимо от их молекулярного строения. В исследовании противодействия альфа-гемолизиновому токсину, выделенному MRSA, пре-инокуляция наноспонжей позволила 89 процентам мышей, пережить введение летальной дозы.
Применение наноспонжей после введения летальной дозы привело к 44-процентной выживаемости. Бригада, во главе с наноинженерами с инженерного факультета Якобса при Калифорнийском Университете в Сан-Диего, опубликовала данные 14 апреля в издании «Природные нанотехнологии». «Это — новый способ удаления токсинов из кровотока», — сказал Лиэнгфэнг Жэнг, профессор кафедры наноинженерии инженерного факультета Якобса при Калифорнийском Университете в Сан-Диего и старший автор исследования. «Вместо того, чтобы создавать специфическое лечение для индивидуальных токсинов, мы разрабатываем платформу, которая может нейтрализовать токсины, выделяемые широким диапазоном инфекционных агентов, включая MRSA и другие антибиотикоустойчивые бактерии», — сказал Жэнг. Работа может также привести к невидоспецифичным методам терапии при укусах ядовитых змей и насекомых. Это сделает более вероятным то, что органы здравоохранения или люди с повышенным риском будут обладать спасительной терапией в тот момент, когда они будут нуждаться в ней больше всего.
Исследователи стремятся перевести эту работу в область одобренных методов терапии. «Одним из первых применений, к которому мы стремимся, могла бы стать антивирулентная терапия MRSA. Именно поэтому в наших экспериментах мы исследуем один из самых ядовитых токсинов выделяемых MRSA», — сказал «Джек» Че-Минг Ху, первый автор статьи. Ху, в данный момент исследователь — постдокторант в лаборатории Жэнга, защитил степень доктора философии в номинации биоинженерии при Калифорнийском Университете (Сан-Диего) в 2011 году. Аспекты этой работы будут представлены 18 апреля на «Экспо-исследовании», ежегодной исследовательской и контактной встрече аспирантов инженерного факультета Якобса при Калифорнийском Университете в Сан-Диего.
Наноспонжи как ложные цели
Чтобы избежать воздействия иммунной системы и остаться в системе кровообращения, наноспонжи окружены мембранами эритроцитов. Эта технология нанесения эритроцитарного покрытия, была разработана в лаборатории Лиэнгфэнга Жэнга в Калифорнийском Университете в Сан-Диего. Исследователи ранее продемонстрировали, что наночастицы, замаскированные под эритроциты, могут использоваться, чтобы доставлять противораковые препараты непосредственно в опухоль. Жэнг также проводит факультативную работу в Центре рака Мурес при Калифорнийском Университете в Сан-Диего.
Эритроциты – являются одними из первичных целей токсинов формирующих поры. Когда вся группа токсинов пунктирует одну и ту же клетку, формируя пору, врываются свободные радикалы, клетка погибает.
Наноспонжи похожи на эритроциты, и поэтому служат ложными эритроцитами, собирая токсины. Наноспонжи абсорбируют разрушительные токсины и уводят их подальше от клеток-целей. В экспериментах исследователей, проводимых на мышах, у наноспонжей период полураспада составлял около 40 часов. В конечном счете, печень, безопасно метаболизирует и наноспонжи и изолированные токсины, с отсутствием различимого ущерба, наносимого печени. Каждый наноспонж имеет диаметр приблизительно в 85 миллимикрон и сделан из биологически совместимого полимерного ядра, в обертке из сегментов мембран эритроцитов.
Бригада Жэнга отделяет эритроциты из небольших образцов крови, используя центрифугу, и затем помещает клетки в раствор, который вызывает их набухание и разрыв, высвобождая гемоглобин и предоставляя оболочку эритроцитов. Затем оболочка перемешивается с шарообразными наночастицами, пока они не покрываются эритроцитарными мембранами. Мембрана только одного эритроцита может воссоздать тысячи наноспонжей, которые в 3 000 раз меньше чем эритроцит. При однократной дозе эта армия наноспонжей попадает в кровоток, превосходя численностью эритроциты и перехватывая токсины.
Количество токсинов, которые мог абсорбировать каждый наноспонж, зависело от токсина, и было определено в лабораторных экспериментах. Например, он мог связать около 85 альфа-гемолизиновых токсинов, произведенных MRSA, 30 стрептолизин-О токсинов и 850 мономеров мелиттина, которые являются частью пчелиного яда. У мышей, при одновременном применении наноспонжей и альфа-гемолизинового токсина в соотношении токсин-наноспонж 70:1, токсины нейтрализовывались и не вызывали различимого поражения. Исследователи говорят, что одним из следующих шагов, должны стать клинические испытания.
Источник: sciencedaily.com