Американські вчені виявили, що вуглецеві наночастинки можуть селективно придушувати активність Т-лімфоцитів і зменшувати симптоми аутоімунних захворювань. При цьому вводити їх переважно під шкіру, що призводить до її тимчасового фарбування, що нагадує татуювання. Результати роботи опубліковані в журналі.
Аутоімунні захворювання - це група різнорідних за проявами хвороб (таких як ревматоїдний артрит, розсіяний склероз і багато інших), які мають загальний механізм розвитку: з якихось причин імунна система сприймає тканини власного організму як чужорідні і атакує їх, викликаючи хронічне запалення. При більшості аутоімунних захворювань ключову роль відіграє патологічна активація Т-лімфоцитів, які пошкоджують клітини, синтезуючи активні форми кисню, зокрема, супероксид-радикал. В даний час для лікування аутоімунних захворювань застосовують імуносупресанти, які придушують імунітет неселективно, що підвищує ризик важких інфекцій і злоякісних новоутворень.
Як було показано в попередніх роботах, функціоналізовані вуглецеві наноматеріали, такі як фуллерени або нанотрубки, ефективно нейтралізують активні форми кисню, значно перевершуючи в цьому природні антиоксиданти. Однак багато з них, потрапляючи в організм, формують волокнисті агрегати, токсичні для клітин.
Співробітники Університету Райса і Бейлоровського медичного коледжу використовували у своїй роботі гідрофільні вуглецеві нанокластери, функціоналізовані поліетиленгліколем (PEG-HCC). Такі наноструктури мають потужний антиоксидантний ефект і нетоксичні для клітин. Під час експерименту вчені ввели PEG-HCC під шкіру щурів і спостерігали за поведінкою нанокластерів в організмі за допомогою антитіл до поліетиленгліколю.
З'ясувалося, що нанопрепарат селективно поглинається Т-лімфоцитами в селезінці, але не іншими імунними клітинами (макрофагами, нейтрофілами, В-лімфоцитами та іншими). Він також не зачіпає Т-лімфоцити у вилочковій залозі, тобто не впливає на процес їх дозрівання. Вивчення клітин під електронним мікроскопом показало, що PEG-HCC в клітинах накопичується біля мітохондрій, які синтезують супероксид-радикал і його похідні. При цьому вони не призводять до загибелі клітини і поступово виводяться з неї, володіючи зверненою дією.
Підшкірне введення препарату призводило до його уповільненого вивільнення і, як наслідок, до більш тривалого і рівномірного ефекту порівняно з внутрішньовенною ін'єкцією.
Експерименти з культурами щурячих і людських Т-лімфоцитів, оброблених PEG-HCC, показали, що препарат ефективно знижує внутрішньоклітинну концентрацію активних форм кисню і пригнічує проліферацію стимульованих антигенами Т-лімфоцитів. Крім того, він приблизно на 30 відсотків зменшував вироблення клітинами провоспальних цитокінів - інтерлейкіна-2 та інтерферону-гамма. Ці ефекти, як і в попередньому досвіді, виявилися зворотними. На нестимульовані клітини PEG-HCC не діяв, тобто його ефекти проявляються тільки при підвищеному виробленні супероксиду.
На наступному етапі експериментів вчені вводили PEG-HCC щурам з гіперчутливістю уповільненого типу (опосередковані клітинами гіперимунні реакції, що лежать в основі різних захворювань) і гострим аутоімунним енцефаломієлітом (модель розсіяного склерозу). Вже після першої ін'єкції спостерігалося зниження інтенсивності запалення, а підшкірне введення препарату кожні три дні значно зменшувало клінічні та гістологічні прояви енцефаломієліту.
Таким чином, PEG-HCC має перспективи застосування при аутоімунних захворюваннях, однак для його впровадження в медичну практику необхідні численні доклінічні та клінічні випробування. Вчені відзначають, що, оскільки препарат викликає тимчасове фарбування шкіри, його можна вводити за допомогою мікроігл, складених у формі візерунка, так що місце ін'єкції буде нагадувати тимчасове татуювання. Такий підхід може поліпшити психологічний стан пацієнтів і зменшити дискомфорт від введення ліків.
Вуглецеві наноструктури давно цікавлять біомедичних дослідників. Так, наприклад, графен виявився хорошим матеріалом для нейропротезів, наноленти з нього застосовували для посилення дії поліетиленгліколю при відновленні пошкоджень спинного мозку. Різної форми наночастинки з вуглецю використовували в експериментах з прицільної доставки ліків. Крім того, графен може знайти застосування і в діагностиці: наприклад, на його основі створили пластир для діабетиків, який здатний автоматично вимірювати рівень глюкози і при необхідності вводити цукрознижуючий препарат.