Wkraczając w najnowocześniejszą dziedzinę, w której niewielka technologia łączy się z mechanizmami obronnymi organizmu, badacze badają nowe sposoby poprawy sposobu leczenia i zapobiegania chorobom. Koncentrują się na tworzeniu maleńkich, nitkowatych cząstek, które mogą komunikować się z systemem obronnym naszego organizmu w sposób, który może sprawić, że przyszłe terapie medyczne będą nie tylko skuteczniejsze, ale także wolne od niepożądanych skutków. Celem tej przełomowej pracy jest urzeczywistnienie niegdyś fikcyjnych koncepcji, zmieniając nasze podejście do opieki zdrowotnej.
Niedawne osiągnięcia na styku nanotechnologii kwasów nukleinowych i immunologii otworzyły nowe możliwości interwencji terapeutycznych. Interdyscyplinarny zespół współpracy, kierowany przez dr Kirilla Afonina, w skład którego wchodzą Laura Rebolledo, dr Weina Ke, Krishna Majithia i dr Brittany Johnson z Uniwersytetu Północnej Karoliny w Charlotte, dr Marina Dobrovolskaia i Edward Cedrone z Laboratorium Charakterystyki Nanotechnologii, Frederick National Laboratory for Cancer Research, a także dr Jian Wang i dr Nikolay Dokholyan z Penn State University, dokonali przełomowego odkrycie w modulacji właściwości immunostymulujących nanocząstek kwasu nukleinowego (NANP). Ich innowacyjne badania, opublikowane w cenionym czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces, pozwoliły znaleźć sposób na złagodzenie reakcji układu odpornościowego na te cząsteczki.
Dr Afonin wyjaśnia istotę swojego odkrycia: “Poprzez integrację specyficznych aptamerów DNA ze strukturami NANP, zaobserwowaliśmy regulowane odpowiedzi immunologiczne poprzez pomiary produkcji cytokin. Zdolność tę można wykorzystać do łagodzenia potencjalnego stanu zapalnego powodowanego przez nanomedyki”. To innowacyjne podejście nie tylko zapewnia bezpieczniejsze zastosowania nanomedycyny, ale także otwiera nowe drzwi do wykorzystania NANP w różnych obszarach terapeutycznych.
Aby osiągnąć swoje ustalenia, zespół rozpoczął szczegółowy proces eksperymentalny. Zaczęli od skonstruowania biblioteki NANP, włączając do ich struktury różne aptamery. Dokonano tego w celu obserwacji reakcji układu odpornościowego na te zmodyfikowane cząstki. „Eksperymenty zaprojektowano kompleksowo, obejmując różną liczbę aptamerów osadzonych w różnych miejscach w NANP i obserwując ich wpływ na reakcje immunologiczne” – wyjaśnia Laura Rebolledo, pierwsza autorka tej pracy. Dzięki temu procesowi zespołowi udało się zidentyfikować konkretne kompozycje, które skutecznie ograniczały aktywację układu odpornościowego.
“Badania podkreślają znaczenie relacji struktura-aktywność w projektowaniu NANP. Nasze badanie pokazuje potencjał ‘miękkich’ biodegradowalnych NANP, zaprojektowanych z precyzją strukturalną, w zakresie unikania wykrycia przez układ odpornościowy, przy jednoczesnym skuteczniejszym zachowywaniu zamierzonych funkcjonalności.” zauważa dr Afonin. Ta wiedza ma kluczowe znaczenie dla opracowania NANP, które można bezpiecznie stosować u ludzi bez wywoływania niepożądanych reakcji immunologicznych.
Na temat konsekwencji swoich odkryć dr Afonin dzieli się słowami: „Zrozumienie mechanistycznych spostrzeżeń na temat interakcji NANP z układem odpornościowym pozwala nam dostroić odpowiedź immunologiczną w celu uzyskania lepszych wyników terapeutycznych”. Postęp ten stanowi znaczący krok naprzód w dziedzinie immunoterapii i opracowywania szczepionek, oferując nowe strategie tworzenia skuteczniejszych i bezpieczniejszych metod leczenia. Wnioski końcowe tego pionierskiego badania podkreślają znaczny potencjał włóknistych NANP w zastosowaniach biomedycznych, odkryty przez dr Kirill Afonin i jego zespół. Ich prace nad opartymi na aptamerach modyfikacjami NANP przygotowują grunt pod bezpieczniejszą nanomedycynę i podkreślają innowacyjne strategie immunomodulacji. Ten krok naprzód dokonany przez dr Afonina i współpracowników oznacza znaczący postęp w wykorzystaniu układu odpornościowego do celów terapeutycznych, zwiastując nowe ścieżki rozwoju immunoterapii i szczepionek, które mogą zmienić opiekę nad pacjentami na całym świecie.
ODNIESIENIE DO DZIENNIKA
Rebolledo LP, Ke W, Cedrone E, Wang J, Majithia K, Johnson MB, Dokholyan NV, Dobrovolskaia MA, Afonin KA. Immunostymulację włóknistych nanocząstek kwasu nukleinowego można modulować za pomocą ugrupowań funkcjonalnych opartych na aptamerach: odsłanianie związku struktura-aktywność i spostrzeżenia mechanistyczne. Materiały stosowane i interfejsy ACS, 16, 7, 8430–8441 2024. PMID: 38344840; DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.3c17779.
