图片来自Nature Nanotechnology, 2024, doi:10.1038/s41565-023-01584-z
当与表面结合时,蛋白通常会变性,失去生物活性。Scott团队开发的纳米颗粒的独特之处在于,它们可以稳定地结合酶和抗体,同时保持其三维结构和生物功能。这意味着抗Siglec-6抗体即使附着在这种纳米颗粒的表面,也能保持对肥大细胞受体的强大亲和力。
Scott说,“这是一种独特的动态表面。它不是一种标准的稳定表面,而是可以改变其表面化学成分。它是由微小的高分子化合物链组成的,可以根据需要改变方向,最大限度地与水和蛋白进行有利的相互作用。”
当Scott团队将他们开发的纳米颗粒与抗体混合时,接近100%的抗体成功地附着在纳米颗粒上,而不会失去与特定靶标结合的能力。这样,一种基于纳米颗粒的疗法就诞生了,它的表面密布多种能够靶向肥大细胞的独特抗体,而且数量高度可控。
选择性关闭
为了使某人变得过敏,他们的肥大细胞捕获并显示针对特定过敏原的抗体,特别是免疫球蛋白E (IgE)抗体。这使得肥大细胞能够在再次接触相同的过敏原时识别并作出反应。
Scott说,“如果你对花生过敏,并且过去对花生有过反应,那么你的免疫细胞就会产生针对花生蛋白的 IgE 抗体,肥大细胞就会收集它们。如今,它们正等着你再吃一颗花生。当你再吃一颗花生时,它们会在几分钟内做出反应,如果反应足够强烈,就会导致过敏性休克。”
为了选择性地靶向肥大细胞对特定过敏原做出的反应,这些作者设计了他们的疗法,使之只与携带针对该过敏原的IgE抗体的肥大细胞接触。他们的纳米颗粒利用蛋白过敏原与肥大细胞表面上的IgE抗体结合,然后利用抗体与Siglec-6受体结合,关闭肥大细胞的反应能力。由于只有肥大细胞在表面上显示Siglec-6 受体,这些纳米颗粒无法与其他类型的细胞结合---这种策略有效地限制了副作用。
Scott说,“你可以使用任何过敏原,并选择性地关闭对该过敏原的反应。过敏原通常会激活肥大细胞。但在过敏原结合的同时,纳米颗粒表面上的抗体也会与具有抑制作用的 Siglec-6 受体结合。考虑到这两个相互矛盾的信号,肥大细胞决定不激活过敏原,让过敏原单独存在。它选择性地停止对特定过敏原的反应。这种方法的优点是不需要杀死或消除所有肥大细胞。从安全的角度来看,如果纳米颗粒不小心附着在错误的细胞类型上,该细胞就不会产生反应。”
预防小鼠过敏性休克
在使用人体组织来源的肥大细胞进行细胞培养取得成功后,这些作者将他们的疗法转移到了人源化小鼠模型中。由于小鼠的肥大细胞没有 Siglec-6 受体,Bochner 团队开发了一种小鼠模型,其组织中含有人类肥大细胞。他们将小鼠暴露在过敏原下,同时施用他们的纳米疗法。这些小鼠没有出现过敏性休克,全部存活。
Scott说,“监测过敏反应的最简单方法是跟踪体温变化。我们发现体温没有变化。没有任何反应。此外,这些小鼠仍然健康,没有表现出任何过敏反应的外在迹象。”
Bochner 说,“小鼠肥大细胞的表面不像人类那样携带Siglec-6,但我们通过在组织中含有人类肥大细胞的特殊小鼠中测试这些纳米颗粒,以便尽可能地接近实际的人类研究。我们能够证实这些人源化小鼠受到了保护,不会发生过敏性休克。”
下一步,这些作者计划探索他们的纳米疗法,用于治疗其他肥大细胞相关疾病,包括肥大细胞增多症(一种罕见的肥大细胞癌)。他们还在研究如何在他们的纳米颗粒中装载药物,以选择性地杀死肥大细胞增生症中的肥大细胞,而不伤害其他类型的细胞。