Små bubblor kan bli framtida behandling mot inflammation
Det finns stora förhoppningar om att små vätskeblåsor som utsöndras av våra celler, så kallade extracellulära vesiklar, kan användas för att leverera läkemedel i kroppen. Nu visar forskare vid Karolinska Institutet att dessa nanobubblor kan transportera proteinläkemedel som dämpar inflammation vid olika inflammatoriska sjukdomar. Tekniken som presenteras i Nature Biomedical Engineering visar goda resultat i djurmodeller.
Extracellulära vesiklar (EVs) är viktiga för kommunikationen mellan kroppens celler som bärare av biologiska signaler. De är nanometerstora membranklädda vätskeblåsor som utsöndras av kroppens celler och kan leverera fettsyror, proteiner och genetiskt material till olika vävnader.
De små membranbubblorna återfinns naturligt i kroppsvätskor, har förmågan att ta sig förbi biologiska barriärer som blod-hjärnbarriären, och kan användas som naturliga bärare av terapeutiska substanser. Dessa fynd har lett till att EVs har genererat ett växande intresse som potentiella framtida läkemedel.
MS och IBD
Nu har forskare vid Karolinska Institutet använt sig av biomolekylära tekniker för att förse bubblornas membran (yta) med terapeutiska proteiner, närmare bestämt receptorer som binder till de inflammatoriska ämnena TNF-α och interleukin-6 (IL-6).
TNF-α och IL-6 bildas i kroppen vid inflammatoriska tillstånd som multipel skleros (MS) och inflammatorisk tarmsjukdom (IBD), och har en nyckelroll vid inflammation och efterföljande vävnadsskada. Denna kunskap har resulterat i utvecklingen av biologiska läkemedel som dämpar det inflammatoriska påslaget genom att hämma TNF-α och IL-6.
Starkast inflammationsdämpande effekt
I den aktuella studien har forskarna i stället försökt hämma de inflammatoriska ämnena med hjälp av terapeutiska EVs som på sin yta uttrycker de receptorer som binder till IL-6 och TNF-α.
– Vi använde olika sätt att optimera uttrycket av receptorer och testade de olika varianterna av EVs i inflammatoriska cellmodeller för att identifiera vilken strategi som gav starkast inflammationsdämpande effekt, säger Dhanu Gupta, doktorand vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet, som tillsammans med Oscar Wiklander vid samma institution är delad försteförfattare till studien.
Därefter undersökte forskarna effekterna av terapeutiska EVs i tre relevanta inflammatoriska djurmodeller för sepsis (blodförgiftning), MS och IBD.
Minskning av neurologiska symptom
I djurmodellen för sepsis gav behandling en signifikant förbättrad överlevnad, vilket tyder på en framgångsrik dämpning av det inflammatoriska svaret.
I MS-modellen fann forskarna också en signifikant minskning av de neurologiska symptomen som ses vid MS-skov. Behandling med EVs som uttryckte båda receptorerna visade också en signifikant ökning av överlevnaden hos möss i modellen för IBD.
– Fynden är ett stort steg i rätt riktning och visar att extracellulära vesiklar kan vara en lovande behandling vid inflammation, men tekniken har även stor potential att appliceras på många andra sjukdomar, säger Samir EL Andaloussi, forskargruppsledare vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet, som tillsammans med Joel Nordin vid samma institution är delad sisteförfattare till studien.
Studien finansierades av Stiftelsen för Strategisk Forskning och Forskningsrådet. Matthew Wood, Samir EL Andaloussi, Dhanu Gupta, André Görgens, Joel Nordin, Oscar Wiklander, Per Lundin, Antonin de Fougerolles och Justin Hean har olika engagemang i och åtaganden för Evox Therapeutics. Det finns inga andra rapporterade intressekonflikter.
Publikation
”Amelioration of systemic inflammation via the display of two different decoy protein receptors on extracellular vesicles”, Dhanu Gupta, Oscar P.B Wiklander, André Görgens, Mariana Conceição, Giulia Corso, Xiuming Liang, Yiqi Seow, Sriram Balusu, Ulrika Feldin, Beklem Bostancioglu, Rim Jawad, Doste R Mamand, Yi Xin Fiona Lee, Justin Hean, Imre Mäger, Thomas C. Roberts, Manuela Gustafsson, Dara K Mohammad, Helena Sork, Alexandra Backlund, Per Lundin, Antonin de Fougerolles, C.I. Edvard Smith, Matthew J.A. Wood, Roosmarijn E. Vandenbroucke, Joel Z. Nordin, Samir EL Andaloussi. Nature Biomedical Engineering, online 6 oktober 2021, doi: 10.1038/s41551-021-00792-z.