Макрофаги, нагруженные люминесцентными молекулами, борются против сепсиса

Лечению сепсиса препятствует распространение устойчивости бактерий к антибиотикам, поэтому ученые ищут новые подходы. Адоптивная клеточная терапия (adoptive cell therapy, ACT) — метод лечения онкологических, инфекционных и других заболеваний, при котором пациенту для усиления иммунного ответа вводят активированные, модифицированные или специально отобранные иммунные клетки. В настоящее время для ACT против сепсиса чаще всего используются модифицированные Т-клетки, макрофаги, естественные киллеры и дендритные клетки. Среди них макрофаги выделяются способностью к фагоцитозу, кроме того, они могут активировать как врожденный, так приобретенный иммунитет.

Ученых из Китая и Сингапура заинтересовали липидные капли в макрофагах. Эти органеллы — хранилища липидов, необходимых для получения энергии, производства сигнальных молекул и компонентов мембраны, — привлекательны для патогенных микроорганизмов. Известно, что липидные капли могут участвовать в клеточном иммунном ответе, в том числе напрямую убивать патогены, оказавшиеся внутри клетки. Поэтому доставка в них бактерицидного препарата выглядит перспективной. Такой препарат может быть создан на основе липофильных флуоресцентных молекул, нацеленных на липидные капли.

Авторы нового исследования синтезировали флуоресцентную молекулу TPA2PyPh, которая обладает способностью связывать и липиды, и ДНК. Гидрофобный участок позволяет ей пересекать мембрану и проникать в липидные капли, а бактерицидная активность вызвана способностью двух положительно заряженных участков взаимодействовать с двухцепочечной ДНК. При этом молекула сохраняет флуоресцентные свойства, более того, флуоресценция усиливается при связывании с ДНК и свободными жирными кислотами. Эксперименты с эукариотическими и бактериальными клетками показали, что TPA2PyPh не взаимодействует с ДНК в ядре (вероятно, потому, что не может преодолеть двуслойную ядерную мембрану), однако легко проникает в клетки золотистого стафилококка Staphylococcus aureus и связывается с его ДНК.

Молекула TPA2PyPh продемонстрировала антибактериальную активность против S. aureus ATCC 25923 и MRSA USA300, E. coli ATCC 25922. Она подавляла образование биопленок всех этих штаммов, а когда зрелую биопленку, образованную опасным штаммом MRSA USA300 (метициллинрезистентный золотистый стафилококк), обработали TPA2PyPh в 64-кратной минимальной ингибирующей концентрации, за 24 часа она разрушилась на 95%.

Детальные исследования показали, что TPA2PyPh не только взаимодействует с бактериальной ДНК, но также нарушает проницаемость и поляризацию мембраны бактерии. Взаимодействие с ДНК, в свою очередь, существенно изменяет экспрессию генов MRSA USA300.

Ввторы инкубировали TPA2PyPh с макрофагами мыши (использовали клетки Raw264.7 — культивируемые опухолевые клетки, дифференцирующиеся по типу макрофагов) и клетками костного мозга. TPA2PyPh связывался с липидными каплями и при этом не нарушал физиологическую функцию клеток.

Наконец, исследователи провели АСТ терапию in vivo, причем использовали клетки Raw264.7 и BMDM-макрофаги (полученные из костного мозга). У мышей вызывали сепсис, вводя им внутрибрюшинно MRSA USA300, и при этом подавляли иммунный ответ инъекциями циклофосфамида (у людей на фоне сепсиса часто наблюдается иммунодефицитное состояние). Затем вводили мышам макрофаги, нагруженные TPA2PyPh, как внутрибрюшинно, так и внутривенно, чтобы воздействовать на перитонеальные и системные очаги инфекции.

При адоптивной клеточной терапии макрофагами с TPA2PyPh выживаемость мышей выросла до 80%; тогда как в группе, получавшей только TPA2PyPh, она составила 60%, в группе ванкомицина — 40%. Уровни воспалительных цитокинов TNF-α и IL-6 и количество лейкоцитов у мышей, получавших АСТ-терапию, через 10 дней вернулись к норме.

Таким образом, адоптивная клеточная терапия (АСТ) макрофагами с TPA2PyPh, снижает бактериальную нагрузку и улучшает выживаемость мышей в модели сепсиса, вызванного метициллинрезистентным золотистым стафилококком. Авторы исследования полагают, что это перспективный способ борьбы с тяжелыми инфекциями, при которых неэффективны антибиотики.

Антидепрессант флуоксетин защитил мышей от сепсиса