用于治疗类风湿性关节炎的生物可降解聚合物系统提供了新的希望

工程师领导的研究小组在加州大学圣地亚哥已经开发了一种可生物降解的聚合物系统治疗类风湿性关节炎,自身免疫和炎症性疾病,通过与人体免疫系统的力量。

调制的兴趣研究基础上增加临床治疗癌症和自身免疫性疾病,免疫系统以及以前的工作与all-trans视黄酸(ATRA)在体内自然产生,帮助细胞生长发育。通过这些挑战从生物材料工程实验室的角度来看,这个团队之前添加了两个关键的创新方法:当地的释放和利用联合微环境持续有效性。

用这种方法,封装ATRA直接注入联合类风湿关节炎的影响,它仍然有效,至少几个星期。在此期间,ATRA致病细胞转换成disease-stopping细胞,称为调节性T细胞,它可以治疗或预防身体其它部位的疾病。

“从本质上讲,我们的系统将疾病的网站变成一个工厂,生产调节性T细胞,”David a .麦克布莱德说在加州大学圣地亚哥分校化学工程研究生由纳米工程监管Nisarg沙教授。“它使用可生物降解的生物材料,以促进ATRA的定时发布,重组T细胞,这样他们就可以治疗疾病。”

这项研究发表在先进的科学。麦克布莱德是研究报告的合著者。

“这是一个非常有前途的研究利用最新最好的技术在immunoengineering对付关节炎,“说Iannis Adamopoulous,哈佛大学医学院副教授贝斯以色列女执事医疗中心医学部门,分工风湿病。

ATRA是什么?

ATRA是一种小分子目前FDA批准治疗急性早幼粒细胞白血病(APML)。研究在过去二十年中已经表明,它还承诺在治疗自身免疫性关节炎和缓解炎症。然而,这种方法依赖于ATRA自由旅行整个身体,这可能导致免疫抑制和潜在的重大偏离毒性、以及其他不必要的副作用。

“先前的工作建立了ATRA治疗自身免疫性关节炎的潜力,但给药途径杜绝工作与临床相关的翻译,“麦克布莱德说。

ATRA封装使用可降解材料时,它可以直接注入关节治疗浓度,但当它扩散的关节,它进入循环以低得多的浓度,减少或防止不必要的影响。没有提供的控释生物材料封装,病人需要每天多次注射来达到相同的效果,在大多数情况下这将是不切实际的。

它是如何工作的

当人体免疫系统正常功能,辅助T细胞巡逻身体寻找致病病原体。当病原体检测,辅助T细胞可以招募额外的细胞来对抗它。”这是一种类似于如何警车漫游城市,当看到一个犯罪发生,他们呼吁备份控制局势,“麦克布莱德说。

许多自身免疫性疾病造成的“认错人”,这些细胞攻击感知危险目标,实际上是一个正常的细胞在体内的一部分。后续这样的致病性T细胞增殖,麦克布莱德称其为“坏苹果”,可以由于遗传和环境因素和身体上肆虐时召唤大型团队的免疫细胞不必要的僵局。

例如,“在1型糖尿病,你有坏苹果,对胰腺呼叫增援,“麦克布莱德说。“在多发性硬化症,是反对你的神经元。在类风湿性关节炎,关节。所以,你的免疫系统承认这是攻击,它和新兵一堆额外的免疫细胞来这些地方战争和争斗,直到所有的病原体都消失了。除此之外,在这种情况下,这不是攻击病原体,但身体的健康部位。”

目前很多方法阻止免疫细胞沟通使用的化学信号,有效地防止致病性T细胞召集援军没有消除“烂苹果”。Time-released ATRA reprograms them to act as regulatory T cells, or "good apples." These cells still have the ability to recognize and activate in the joints, but rather than calling in additional immune cells, they help to resolve the inflammation. In areas such as joints, which aren't recommended for repeated injections, the sustained-release formulation allows sufficient therapeutic exposure to flip the balance.

ATRA可以持久修改细胞机械读细胞DNA的能力,改善抗炎调节性T细胞的功能。这对T细胞的疾病和特定于病变组织产生调节性T细胞。然后,当这些细胞转移到其他疾病位置,他们可以帮助解决炎症,促进愈合。因为细胞特定的疾病,他们不干扰正常的免疫功能,允许他们来补充现有的疗法或提供替代的病人需要他们。

“最酷的部分是,治疗的疾病,坏苹果以前激增,现在变成了一个可以生成的地方监管机构,现在可以去巡逻的身体,预防疾病,“麦克布莱德说。

现有方法的局限性

类风湿性关节炎患者经常用疾病修饰治疗风湿性关节炎的药物(DMARDs)和在许多患者这种方法适用。然而,大约三分之一的病人没有充分满足前线DMARDs,他们有一些严重的缺点。

首先,在使用DMARDs,有些病人变得更加容易受到传染病和展览弱对疫苗的反应。在这方面,“COVID-19流行带来了更多理解的风险免疫抑制公众意识,“麦克布莱德说。

此外,因为大多数immunosuppressives目前用于治疗类风湿性关节炎在系统中停留两周,没有选择停止治疗如果发生危险的感染。这是复合当患者同时使用两个或两个以上的治疗,这是由于疾病的复杂性并不少见。使用多个强大的免疫抑制剂会加剧感染和癌症的风险。

“如果你可以有一个治疗方案,没有一种免疫抑制效果,你可以减少患者的风险,需要多种治疗方法以保持他们的自身免疫性疾病,“麦克布莱德说。

最后,对一些病人来说,immunosuppressives工作一段时间,然后失去有效性。这可能发生在他们的身体产生抗体中和药物或新疾病通路出现。像这样的新疗法可能补充DMARDs,补偿效果减弱或要求低剂量。

“在控制病人,减少或消除免疫抑制药物的必要性是可取的,”国王说。“然而,未遂,研究表明,这种疾病可能再次爆发。因此non-immunosuppressive选项还有很长的一段路要走。”

研究方法、挑战和下一步行动

团队测试其biomaterial-encapsulation方法使用老鼠和人类细胞的结合。取得积极成果之后,他们转变自身免疫性关节炎的小鼠模型,更接近模拟的复杂性的一个真实的案例分析,自身免疫性疾病在人类主题。

工作需要多个模型的疾病,每个设计展示团队的一个特定方面的假设,以及严格的跟踪细胞从他们的起源点注入到另一个地方他们循环和被证明是有效地战胜疾病。

目前,研究人员正在积极朝着商业化。”这是我第一次经历这样的东西,对我来说是困难的估计,但我们目前针对批准在五年内开始临床试验,“麦克布莱德说。评估可能的商业化路线,麦克布莱德研究所参与了加州大学圣地亚哥分校全球企业家(IGE) NSF第一军团和医学技术加速器项目。