Відео дня
Рак і смертельні інфекції у 2018 році: чи виграє людство війну
Рак, інфекційні хвороби та аутоімунні захворювання, як і раніше вражають людство донині.
Американські журналісти поставили запитання чи може 2018 рік стати переломним моментом в історії хвороб людей.
Уявіть собі світ, у якому б вакцини були безболісними, могли б застосовуватися у комфорті домашніх умов і змогли б подолати інфекційні захворювання, такі як грип або ВІЛ.
Помрійте про імунотерапію, яка б могла бути спеціально призначена для боротьби з раковими клітинами, алергією і відторгнення органів.
Секрет здійснення цього наукового стрибка може потенційно знаходиться в інноваційних біоматеріалах. Наприклад, професор Джонатан Бромберг в Університеті Меріленда, вважає, що майбутнє за біоматеріалами. Саме у них є величезний потенціал, який стане революційним для вакцин та імунотерапії.
Що таке біоматеріали?
Біоматеріал є будь-який тип матеріалу, натуральний або синтетичний, який може бути використаний в медицині для "підтримки, поліпшення або заміни пошкодженої тканини або біологічної функції". Так вважають у Національному інституті біомедичної візуалізації та біоінженерії, Національного інституту здоров'я (NIH) в США.
Що це означає?
Біометеріали можуть замінювати тазостегнові суглоби, стати контактними лінзами або використовуватися як стентів. Крім того, вони можуть бути більш дрібними, включаючи шви і розчинні пов'язки.
Що стосується вакцин та іммунтерапії, то тут перевага біоматеріалів полягає у тому, що вони можуть функціонувати на мікроскопічному рівні.
На думку професора Бромберга, біоматеріали можуть включати наночастинки і мікрочастинки, які утворюються з полімерів або ліпідів, які можуть бути транспортовані або кон'юговані в імунні клітини. Крім того, є також пристрої іменовані мікроголки, які націлені на роботу з імунно клітинами шкіри.
Втім, тоді як біоматеріали міцно вкоренилися у деяких областях сучасної медицини - наприклад, у формі клапанів серця та імплантатів - вони є відносно пізнім "гостем" в області розробки вакцин та імунотерапії.
Проте, професор вказує на їхній потенціал. Тут і кращий контроль над тим, як швидко з'являється вакцина, захист від ферментативної деградації або екстремальних умов, таких як шлункова кислота, і спосіб маніпулювання реакцією імунної системи.
Боротьба з інфекційними захворюваннями
Коли мова заходить про вакцинацію, на думку спадають інфекційні захворювання. Більшість сучасних вакцин містять два елементи: частина інфекційного мікроорганізму або один з їхніх антигенів, і ад'ювант, який є речовиною, яка активує імунну систему.
Найбільш часто використовуваним ад'ювантом у вакцинах є алюміній. Самі біоматеріали в найближчому майбутньому можуть самі стати ад'ювантами наступного покоління, а не бути просто "кур'єрами". Виявилося, що вони самі можуть викликати імунні відповіді.
Розвиток безлічі біоматеріалів робить їх особливо привабливим; форма, розмір і хімія кожного конкретного матеріалу може бути використана для найменшої настройки бажаної імунологічної відповіді.
"Тепер у нас є можливість змусити оператора маніпулювати імунною системою на основі структури, надаючи додатковий маршрут для розробки найбільш ефективної імунної відповіді", - пояснює професор Джуелл.
Наприклад, наночастинки і ліпіди, які використовуються для доставки вакцини від ВІЛ у мишей, показали покращені імунні відповіді.
"Ще одна багатообіцяюча стратегія - це доставка компонентів вакцини допомогою мікроголки", - говорить професор.
Мікроголки можна використовувати для проникнення у шкіру і доставки вакцин. Вони настільки малі і не проникають дуже глибоко. Тому і не викликають болю.
Використання мікроголки для доставки вакцини проти вірусу грипу в першому дослідженні у людей показало, що ця технологія досягла порівнянних результатів зі стандартним уколом від грипу, навіть коли дослідники самі застосовували безболісний патч для мікроголки.
Професор Бромберг пояснює, що успіхи на цьому терені можуть трансформувати спосіб доставки вакцин, а також доступність ефективних рецептур у розвинених регіонах. Тож не дивно, що мікроголки також вивчаються як вакцини для ВІЛ.
Вбивство ракових клітин
У терапії раку важливо, щоб лікування було цільовим. Але це легше сказати, ніж зробити. Незрозуміло, як вакцина вибирає шлях через наші численні органи і типи клітин, щоб знайти потрібне місце?
Біоматеріали можуть допомогти в декількох аспектах.
Так, вони можуть бути оснащені сигналом самонаведення, таким як молекула, специфічна для ракових клітин. Це дозволить біоматеріалам зістиковуватися із кліткою, що несе узгоджену молекулу - подібно замку і ключу, - і "доставити" хіміотерапію, щоб убити ракову клітину. Вбиваючи тільки пухлинні клітини-мішені, побічні ефекти хіміотерапії можуть бути значно зменшені.
Біоматеріали також можуть використовувати власну здатність організму боротися із раковими клітинами. І, пов'язуючи біоматеріали з імунними клітинами - особливо з Т-клітинами, які розпізнають ракові клітини, - дослідження показують, що можна поліпшити вроджену протипухлинну відповідь Т-клітин.
Тим часом, мікроголки можуть використовуватися для доставки молекул у шкіру, щоб заповнити місцеву популяцію Т-клітин для боротьби із злоякісною меланомою, найагресивнішою формою раку шкіри.
Як сказав професор Бромберг: "Це абсолютно новий спосіб мислення про те, як, де і коли потрібно подавати імунні сигнали і антигени, щоб пацієнт отримував набагато більш сильну імунну відповідь".
"Це дає реальну можливість змінити парадигму в мисленні про вакцину для лікування і профілактики інфекційних захворювань, - додає професор, - а також для потенційних вакцин проти раку".
Збереження аутоімунитету під контролем
Вакцини проти інфекційних захворювань і раку прагнуть використовувати прозапальний імунну відповідь. Але з іншого боку, вони можуть викликати зворотні реакції, серед яких алергія і відторгнення трансплантата.
Тут біоматеріали можуть бути використані для придушення або перенаправлення того, як веде себе імунна система.
В експериментальних моделях при лікуванні розсіяного склерозу, біоматеріали використовувалися для доставки самоантигенів або антигенів, на які зазвичай реагують тільки люди з аутоімунними станами, щоб "зрушити" імунну відповідь від атак до толерантності. У мишей це призвело до поліпшення симптомів.
Для професора Бромберга перспектива запобігання відторгнення трансплантата органів особливо інтригує. Композиції з повільним вивільненням імунодепресантів, спеціально призначені для контролю рівнів запалення, що виникають після трансплантації органів, показали багатообіцяючі результати в моделях трансплантації миші.
Вакцина та імунотерапія в 2018 році
"Не дивлячись на минулі успіхи щодо вакцин та імунотерапії зростає потреба в більшому контролі над типами імунних реакцій, що генеруються для боротьби з інфекцією, раком і аутоімунітетом", - говорить професор.
Небагато методів лікування були протестовані на людях. Точно так, як наші імунні системи будуть реагувати на біоматеріали, потрібно буде вивчити більш детально, як вони будуть воювати з раком, інфекційними захворюваннями та аутоімунними станами.
"Тим не менш, біоматеріали дозволяють краще контролювати реакцію на антигени, ад'юванти або імуномодулятори та можуть використовуватися для націлювання цих сигналів на певні тканини або популяції клітин, а також для зміни імунних клітин або патогенів", - підсумовує професор.
Як раніше повідомляв "МедОбоз", вчені знайшли препарат, який націлений на рішення генетичного дефекту, властивого більшості ракових клітин.
