装饰纳米颗粒可防止过敏反应

西北大学的研究人员开发了第一种预防过敏反应的选择性疗法，过敏反应的严重程度从瘙痒的荨麻疹和流泪的眼睛到呼吸困难甚至死亡不等。

为了开发这种新疗法，研究人员用能够关闭负责过敏反应的特定免疫细胞（称为肥大细胞）的抗体装饰纳米颗粒。纳米颗粒还携带与患者特定过敏相对应的过敏原。例如，如果一个人对花生过敏，那么纳米颗粒就会携带花生蛋白。

在这种两步法中，过敏原与负责特定过敏的精确肥大细胞接触，然后抗体仅关闭这些细胞。这种高度针对性的方法使该疗法能够选择性地预防特定的过敏，而不会抑制整个免疫系统。

在一项小鼠研究中，该疗法在预防过敏反应方面取得了 100% 的成功，而不会引起明显的副作用。

该研究于今日（1月16日）发表在《自然纳米技术》杂志上。它标志着第一个抑制肥大细胞的纳米疗法，从而防止对特定过敏原的过敏反应。

“目前，还没有专门针对肥大细胞的方法，”领导这项研究的西北大学的Evan A. Scott说。“我们所拥有的只是抗组胺药等药物来治疗症状，而这些药物并不能预防过敏。它们在肥大细胞被激活后抵消组胺的作用。如果我们有办法灭活对特定过敏原有反应的肥大细胞，那么我们可以在严重的情况下阻止危险的免疫反应，如过敏反应，以及不太严重的反应，如季节性过敏。

“最大的未满足需求是过敏反应，这可能会危及生命，”西北大学的过敏专家和研究合著者Bruce Bochner博士说。“在某些情况下，某些形式的口服免疫疗法可能会有所帮助，但我们目前没有任何FDA批准的治疗方案，除了避免使用有问题的食物或药物外，还可以始终如一地预防此类反应。否则，像肾上腺素这样的治疗是为了治疗严重的反应，而不是预防它们。如果有一种安全有效的食物过敏治疗方法，可以始终如一地将食物重新引入您过去必须严格避免的饮食中，那不是很好吗？

斯科特是西北大学麦考密克工程学院的凯戴维斯生物医学工程教授，也是辛普森奎里生物纳米技术研究所、国际纳米技术研究所和生命过程化学研究所的成员。Bochner是西北大学范伯格医学院的Samuel M. Feinberg医学（过敏和免疫学）名誉教授。该论文的第一作者是Scott实验室的博士后研究员Fanfan Du，他与共同第一作者Clayton Rische（Bochner和Scott共同指导的博士候选人）以及Scott实验室的博士候选人Yang Li密切合作。

棘手的目标

肥大细胞几乎遍布人体的所有组织，以主要负责过敏反应而闻名。但它们也发挥着其他几个重要作用，包括调节血流和对抗寄生虫。因此，完全消除肥大细胞以防止过敏反应可能会损害其他有用的健康反应。

“尽管一些药物正在开发中，但目前还没有FDA批准的药物可以抑制或消除肥大细胞，”Bochner说。“这很困难，主要是因为可以影响肥大细胞活化或存活的药物也靶向肥大细胞以外的细胞，因此由于对其他细胞的影响，往往会产生不必要的副作用。

在之前的工作中，Bochner确定了Siglec-6，这是一种独特的抑制性受体，在肥大细胞上高度选择性地发现。如果研究人员可以用抗体靶向该受体，那么他们就可以选择性地抑制肥大细胞以防止过敏。但引入这种抗体本身是不够的。

“很难获得足够高浓度的抗体来发挥作用，”斯科特说。“我们想知道我们是否可以使用纳米颗粒来提高这种浓度。如果我们能将高密度抗体包装到纳米颗粒上，那么我们就可以使其实用。

将抗体粘附在颗粒上

为了将抗体包装到纳米颗粒上，斯科特和他的团队必须克服另一个挑战。为了让蛋白质（如抗体）粘附在纳米颗粒上，它们通常必须形成一个化学键，使蛋白质展开（或变性），从而影响其生物活性。为了绕过这一挑战，斯科特转向了之前在他的实验室开发的纳米颗粒。

与具有稳定表面的更标准的纳米颗粒不同，斯科特新开发的纳米颗粒由动态聚合物链组成，这些聚合物链在暴露于不同的溶剂和蛋白质时可以独立地翻转其取向。当放入液体溶液中时，链会定向以实现与水分子的有利静电相互作用。但是，当蛋白质接触纳米颗粒表面时，界面处的特定微小聚合物链会翻转其方向，以稳定地固定在蛋白质上，而不会与蛋白质共价键合。斯科特的团队还发现，蛋白质表面的防水袋是稳定相互作用的关键。