При астме и аллергии помогает специальный сахар

Ученые Университета Джона Хопкинса и их коллеги разработали покрытые молекулами сахара полимерные нити, которые селективно уничтожают клетки, запускающие развитие аллергических реакций и приступов астмы. Их работа – значительный шаг к созданию лекарственных препаратов для борьбы с этими часто смертельно опасными состояниями с новым механизмом действия.

В течение более чем десяти лет группа ученых, руководимая доктором Брюсом С. Бохнером (Bruce S. Bochner), директором отделения аллергии и клинической иммунологии Медицинского колледжа университета Джона Хопкинса, исследовала уникальный белок Siglec-8. Этот белок, чье название является сокращением от Sialic Acid-binding, Immunoglobulin-like LECtin number 8, присутствует на поверхности некоторых клеток иммунной системы, включая эозинофилы, базофилы и тучные клетки. Эти типы клеток выполняют различные, но взаимосвязанные функции, как при нормальном функционировании иммунной системы, так и при развитии аллергических реакций. При адекватной работе они приносят большую пользу, осуществляя защиту от инфекций и сохраняя здоровье организма. Однако при аллергических реакциях и приступах астмы клетки развивают слишком сильный ответ, приносящий организму больше вреда, чем пользы.

В предшествующих исследованиях ученые обнаружили, что если присоединить антитела, специфически связывающиеся с белком Siglec-8, к этим белкам на поверхности эозинофилов, клетки быстро погибают, что может быть использовано для купирования аллергической реакции или приступа астмы. Так как производство антител обходится дорого – потенциальный тупик в их будущем использовании как фармацевтического средства – ученые нашли другой способ активации белка Siglec-8.

Несколько лет назад Бохнер и его коллеги открыли необычный сахар, который может селективно связываться с белком Siglec-8 и активировать его. «Но чтобы вызвать гибель клетки, нужно задействовать несколько белковых кластеров на ее поверхности. Этого невозможно достичь с помощью отдельных молекул сахара в растворе», - говорит Бохнер.

Для достижения своей цели ученые разработали мягкие, эластичные полимерные нити, покрытые молекулами сахара, похожие на микроскопические спагетти.

Используя генетически модифицированные клетки с поверхностным белком Siglec-8 и клетки без белка, ученые проверили, будет ли полимер связываться с клетками. Нити полимера без молекул сахара или с молекулами другими сахаров не связывались с иммунными клетками. К тому же, если предварительно белок Siglec-8 на поверхности клеток был заблокирован специфическими антителами, полимер также не связывался с клетками, что свидетельствовало о том, что сахар специфически связывается с Siglec-8, а не с каким-либо другим белком.

Исследователи уточнили полученные результаты, изучая, связываются ли с полимером клетки, обездвиженные в чашке Петри. Клетки с поверхностным белком Siglec-8 прочно связывались с разработанным полимером, но не связывались с полимерами, не несущими специфического для данного белка сахара.

Наконец, для проверки полимера в условиях, более соответствующих физиологическим, ученые добавили его к образцам цельной человеческой крови, чтобы посмотреть, какие клетки взаимодействуют с полимером. Оказалось, что это были только эозинофилы. Используя культуру чистых эозинофилов, они наблюдали, может ли полимер убивать клетки, как в предыдущих экспериментах их убивали специфические антитела. Результаты опытов показали, что полимер вызывает гибель 65% клеток в течение 72 часов, в то время как антитела убивали 90% клеток в течение 24 часов.

«Это первое доказательство того, что доставка молекул сахара с помощью полимера может дать желаемый результат в селективном связывании белка Siglec-8 и гибели эозинофилов, но впереди еще долгий путь», - говорит Бохнер в статье, опубликованной в журнале Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. Он и его группа хотят улучшить свои результаты, экспериментируя с другими способами связывания сахара и клеток, включая более жесткие полимеры, более плотное покрытием их сахарами, или наночастицы, покрытые сахарами, вместо полимеров.