«Мы хотели создать ценные эритроциты, которые не просто переносят кислород», — говорит член-основатель Уайтхеда Харви Лодиш, который сотрудничал с членом Уайтхеда Хидде Плоегом в этом стремлении. «Здесь мы изложили технологию создания эритроцитов мыши и человека в культуре, которые могут выражать то, что мы хотим, и потенциально использоваться в терапевтических или диагностических целях."
Работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), сочетает в себе опыт Лодиша в области биологии красных кровяных телец (эритроцитов) с биохимическими методами, разработанными в лаборатории Плоэга.
Эритроциты являются привлекательным средством для потенциальных терапевтических применений по множеству причин, включая их обилие — их больше, чем любого другого типа клеток в организме — и их долгий срок службы (до 120 дней в обращении).
Возможно, наиболее важно то, что во время производства эритроцитов клетки-предшественники, которые в конечном итоге созревают и становятся эритроцитами, выбрасывают свои ядра и всю ДНК в них. Без ядра зрелые эритроциты лишены какого-либо генетического материала или каких-либо признаков более ранних генетических манипуляций, которые могли бы привести к образованию опухоли или другим побочным эффектам.
Используя эту характеристику, Лодиш и его лаборатория ввели гены, кодирующие специфические слегка модифицированные нормальные поверхностные белки эритроцитов в предшественники эритроцитов на ранней стадии. По мере того, как эритроциты достигают зрелости и энуклеируются, белки остаются на поверхности клетки, где они модифицируются методом мечения белков Плоэга.
Этот подход, называемый «сортировкой», основан на использовании бактериального фермента сортазы А для установления прочной химической связи между поверхностным белком и выбранным веществом, будь то низкомолекулярное терапевтическое средство или антитело, способное связывать токсин. Модификации не повреждают клетки и их поверхности.
«Поскольку модифицированные эритроциты человека могут циркулировать в организме до четырех месяцев, можно представить себе сценарий, в котором клетки используются для введения антител, нейтрализующих токсин», — говорит Плое. "Результатом станут длительные резервы антитоксиновых антител."
Этот подход привлек внимание U.S. военные и его Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), которое поддерживает исследования в Уайтхеде в интересах разработки методов лечения или вакцин, эффективных против биологического оружия.
Лодиш считает, что области применения потенциально обширны и могут включать в себя эритроциты, модифицированные для связывания и удаления плохого холестерина из кровотока, нести разрушающие тромбы белки для лечения ишемического инсульта или тромбоза глубоких вен или доставлять противовоспалительные антитела для облегчения хронического воспаления. Кроме того, как отмечает Плоег, есть данные, позволяющие предположить, что модифицированные эритроциты могут использоваться для подавления нежелательного иммунного ответа, который часто сопровождает лечение с помощью терапии на основе белков.
Ploegh изучает, можно ли использовать эти эритроциты для стимуляции иммунной системы, чтобы пациенты могли лучше переносить лечение такими методами.