1774321633
2026-03-24 02:24:00
Новое доклиническое исследование показывает, что эритроциты можно помечать in vivo и использовать в качестве долговременных носителей для средств визуализации и методов лечения, открывая новый путь для более безопасной доставки лекарств и визуализации сосудов.
Изучать: Метаболическое мечение in vivo и нацеливание на циркулирующие эритроциты. Изображение предоставлено: Студия The1969 / Shutterstock
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Природные коммуникацииисследователи описывают разработку новой методологии маркировки эритроцитов (RBC), которая использует маркировку метаболических гликанов. Исследователи специально использовали специализированные азидосахара, чтобы успешно пометить циркулирующие эритроциты химическими «крючками» (азидогруппами). Результаты исследования показали, что эти метаболические метки сохраняются. живой в течение более 42 дней, что почти соответствует продолжительности жизни мышиных эритроцитов (в доклинических моделях на мышах), что позволяет последующее прикрепление агентов визуализации и лекарств с помощью подходов «химического щелчка».
Эритроциты как средство доставки лекарств
Эритроциты (эритроциты) считаются физиологическими «рабочими лошадками» системы кровообращения и составляют более 99% всех клеток крови. Исследования показали, что эритроциты имеют относительно большую продолжительность жизни: около 120 дней у людей и 45 дней у мышей. Следовательно, исследователи считают их идеальными кандидатами для перевозки лекарств («доставки лекарств») или контрастных веществ для медицинской визуализации.
К сожалению, нынешние подходы «золотого стандарта» к созданию эритроцитов с возможностью визуализации или доставки лекарств включают извлечение и изоляцию этих клеток от пациентов, их подверженные ошибкам манипуляции в стерильной среде и их безопасное повторное введение пациентам. Этот процесс методически трудоемкий и дорогостоящий, а также связан с повреждением клеток или передачей инфекции.
Текущие исследования, следовательно, направлены на разработку методов, которые могут безопасно и целенаправленно воздействовать на эритроциты и биоинженерно использовать их, не требуя отмены или повторной инфузии. Однако прошлые попытки использования физической адсорбции или генной инженерии были ограничены слабыми связями или проблемами безопасности.
Метод метаболической гликоинженерии для мечения эритроцитов
Настоящее исследование было направлено на преодоление этих постоянных ограничений путем разработки нового метода маркировки, который использует эндогенные пути биосинтеза гликанов для установки химического контроля. В исследовании использовался метод, получивший название «метаболическая гликоинженерия», при котором тетраацетил-N-азидоацетилманнозамин (ААМ, азидосахар) вводили самкам мышей C57BL/6 или Balb/c.
Методологическое обоснование этого процесса заключалось в том, что азидосахара при введении в кровоток мышей будут поглощаться клетками и включаться в гликопротеины и гликолипиды на внешних мембранах эритроцитов, при этом в маркировке также участвуют клетки-предшественники эритроцитов в костном мозге.
Методика эксперимента включала введение ААМ (100 мг/кг) путем внутривенной или внутрибрюшинной инъекции два раза в день в течение 3 дней. Поглощение азидо проверяли с помощью анализа дибензоциклооктина (DBCO)-Cy5. Кроме того, продолжительность персистенции меток оценивалась путем мониторинга уровней Cy5 в эритроцитах и сравнения их с уровнями в лейкоцитах (лейкоцитах) и других тканях.
Наконец, чтобы подтвердить практическую полезность этих меток, исследователи присоединили к азидосахарам флуоресцентные красители для визуализации кровеносных сосудов. Кроме того, гадолиний (Gd) использовался для магнитно-резонансной томографии (МРТ), а инсулин использовался для оценки эффективности лечения по сравнению с традиционным введением на моделях мышей с диабетом.
Исследование было сосредоточено на эффективности и устойчивости маркировки эритроцитов с течением времени, развитии окна нацеливания по сравнению с клетками, не являющимися эритроцитами, а также на проверке концепции визуализации и доставки лекарств, измеренных с использованием процента клеток крови, успешно несущих азидо-метку с течением времени.
Долговечные теги и эффективность таргетинга
Результаты исследования показали, что новые этикетки с азидо-сахарами демонстрируют длительную устойчивость на эритроцитах и со временем расширяют окно таргетинга. Анализы DBCO-Cy5 показали, что AAM успешно метит 10-15% всех циркулирующих эритроцитов. Важно отметить, что, хотя метки первоначально появлялись во многих типах клеток, они сохранялись в лейкоцитах и нецелевых тканях всего около 3 дней, в течение которых они распадались до незначительного или базового уровня по сравнению с более чем 42 днями в эритроцитах.
Такая устойчивость объясняется тем, что лейкоциты и нецелевые тканевые клетки делятся и метаболизируются гораздо быстрее, чем эритроциты. Примечательно, что исследование показало, что к 7,5 дню количество меченых эритроцитов было в 3844 раза выше, чем меченых лейкоцитов, что обеспечивает широкое окно для конкретного таргетинга.
Анализ эффективности показал, что прикрепление Gd к эритроцитам позволяет проводить долгосрочное МРТ кровеносных сосудов головного мозга в течение более 11 дней с помощью однократной дозы. Сообщается, что традиционные контрастные вещества обычно вымываются за считанные минуты. В частности, сигнал МРТ показал усиление в 1,23 раза на 4-й день (p = 0,0022).
Аналогичным образом, когда DBCO-инсулин «щелкали» по меченным эритроцитам у мышей с диабетом, препарат оставался в кровотоке значительно дольше, что приводило к существенному улучшению модуляции уровня глюкозы в крови по сравнению со стандартными инъекциями инсулина (p = 0,0291). В конструкции инсулина использовалась гидролизуемая сложноэфирная связь, и результаты указывают на улучшение фармакокинетики и контроля уровня глюкозы у мышей, а не на доказанную клиническую пользу.
Оценки безопасности показали, что процесс маркировки не изменяет форму клеток или ключевые метаболические маркеры, такие как уровни АТФ, и не вызывает тканевой токсичности в печени, селезенке или почках, тем самым подтверждая методологическую безопасность процесса в доклинических моделях млекопитающих. В документе также сообщается об отсутствии заметной токсичности в тканях сердца и легких и обнаружены незначительные изменения в количестве эритроцитов и лейкоцитов, подтипах лейкоцитов и показателях хрупкости эритроцитов.
Выводы по терапевтической платформе на основе эритроцитов
Настоящее исследование успешно демонстрирует многообещающую доклиническую платформу для визуализации на основе эритроцитов и доставки лекарств. Подтвердив безопасность этого процесса, хотя и на доклинических моделях мышей, исследование демонстрирует платформу, которая может предложить практические преимущества по сравнению с существующими. ex vivo RBC-инжиниринговые подходы, хотя дальнейшая оптимизация и трансляционное тестирование по-прежнему необходимы.
Хотя исследование проводилось на мышах, исследователи отметили, что человеческие эритроциты живут в три раза дольше (120 дней), предполагая, что в конечном итоге технология может оказаться более долговечной на людях, хотя это остается непроверенным. Будущая работа должна быть сосредоточена на том, чтобы сделать «сахарные метки» еще более специфичными для эритроцитов, чтобы уменьшить любые потенциальные нецелевые эффекты, прежде чем переходить к клиническим испытаниям на людях.
#Ученые #превратили #эритроциты #долговременные #носители #лекарств #изображений #мышей
Читайте также
