Наночастицы, имитирующие тромбоциты, помогают остановить кровотечение

Ученые из США разработали искусственные аналоги тромбоцитов на основе липосом. Новые наночастицы не только усиливают адгезию нативных тромбоцитов, но и сами образуют агрегаты при кровотечении. Они эффективно останавливали кровотечение у мышей и крыс после травмы.

Изображение
Красным обозначены PPN, зеленым — фибрин.

Credit: Case Western Reserve University | Пресс-релиз

Тромбоциты представляют собой небольшие безъядерные форменные элементы крови, участвующие в заживлении ран и регенерации поврежденных тканей. В клинике переливание тромбоцитов применяется для профилактики кровотечений при тромбоцитопении, при операциях, а также в случаях тяжелых кровотечений при травмах. Так, ежегодно только в США проводится около 2 миллионов переливаний тромбоцитов. Но в связи с ограниченным сроком годности (5–7 дней), сложностью хранения и транспортировки, а также высоким риском бактериального заражения донорские тромбоциты не всегда доступны. Один из возможных путей решения данной проблемы — создание синтетических аналогов тромбоцитов, выполняющих аналогичные функции при свертывании крови.

В настоящее время большинство искусственных тромбоцитов представляют собой наночастицы, покрытые фибриногеном или его производными, способствующими усилению адгезии нативных тромбоцитов крови. Однако сами эти частицы не обладают способностью к адгезии и агрегации.

Коллектив ученых из США разработал прокоагулянтные наночастицы, имитирующих тромбоциты (platelet-mimicking procoagulant nanoparticles, PPN). Эти наночастицы нового поколения имеют диаметр 100–150 нм и способны к адгезии и агрегации в месте повреждения. Для создания PPN авторы использовали гибридные липосом, несущие на своей поверхности фосфолипид фосфатидилсерин (PS), а также пептиды, связывающие фактор Виллебранда и коллаген. Чтобы избежать риска слипания наночастиц в кровотоке, PS на поверхности PPN модифицирован связанным с холестерином полиэтиленгликолем, который маскирует PS. Однако в месте повреждения высокая концентрация плазмина обеспечивает отщепление полиэтиленгликоля и высвобождение PS, что способствует адгезии и агрегации искусственных тромбоцитов и образованию кровяного сгустка.

Эффективность этого механизма авторы показали in vitro с использованием плазмы крови человека. Они продемонстрировали способность PS, экспонированного на поверхности PPN и активированного высокой концентрацией плазмина, восстанавливать и усиливать образование тромбина и фибрина в обедненной тромбоцитами плазме. При этом как в плазме, так и в цельной крови стабильность фибрина увеличивалась, обеспечивая формирование прочного сгустка.

Этот эффект может иметь большое значение при лечении нарушений функций тромбоцитов вследствие травмы или воздействия лекарственных препаратов. Кроме того, недавние исследования показали неэффективность переливания нативных тромбоцитов в некоторых случаях тромбоцитарной дисфункции. В таких ситуациях PPN могут стать альтернативным методом лечения, поскольку не подвергаются воздействию ингибирующих факторов, снижающих функциональную активность нативных тромбоцитов. Также липосомы PPN могут нести в качестве полезной нагрузки факторы свертываемости крови и антифибринолитики (препараты, способствующие стабилизации фибрина и повышающие свертываемость крови).

При профилактическом введении PPN мышам с тромбоцитопенией ученые продемонстрировали, что PPN эффективно останавливают кровотечение на уровне, сравнимом с нативными тромбоцитами.

Кроме того, эксперименты по изучению кровопотери и выживаемости на моделях острого повреждения печени у крыс и острой геморрагической травмы у мышей показали способность PPN улучшать выживаемость животных по сравнению с контрольными группами. PPN нового поколения имели существенное преимущество перед исходными наночастицами — заменителями тромбоцитов благодаря способности PS усиливать адгезию и агрегацию PPN в месте повреждения.

Несмотря на все преимущества, новые PPN имеют и ряд недостатков. Так, они выполняют не весь спектр функций, характерных для нативных тромбоцитов, а только принимают участие в свертывании крови. Кроме того, продолжительность жизни PPN в кровотоке мыши составляет всего около одного дня, в то время как нативные тромбоциты живут в среднем девять дней. Также есть некоторая вероятность развития тромбозов в случае спонтанного повышения концентрации плазмина крови, в том числе при некоторых заболеваниях. Однако при большой кровопотере быстрое и эффективное действие PPN может быть важнее, чем время их циркуляции в крови и опасность тромбозов.

Авторы предполагают, что в будущем такие синтетические аналоги тромбоцитов, как PPN, могут быть объединены с другими суррогатными компонентами крови, имитирующими форменные элементы, для создания биосинтетической цельной крови.

Источник

Ujjal Didar Singh Sekhon, et al. Platelet-mimicking procoagulant nanoparticles augment hemostasis in animal models of bleeding // Science Translational Medicine, 26 Jan 2022, V. 14, Iss. 629. DOI: 10.1126/scitranslmed.abb8975

Добавить в избранное

Вам будет интересно