Инженерные везикулы защищают мозг от бактериальных токсинов

Бактериальный менингит может вызвать тяжелое повреждение мозга даже при своевременном антибиотическом лечении. Исследователи Каролинского института разработали крошечные биологические везикулы, которые в экспериментах на животных смогли захватывать бактериальные токсины, защищать нейроны, снижать воспаление и замедлять прогрессирование заболевания. Результаты опубликованы в журнале Journal of Extracellular Vesicles.

Пневмококковый менингит — это опасная для жизни инфекционная болезнь центральной нервной системы, вызываемая бактерией Streptococcus pneumoniae. Несмотря на лечение антибиотиками и противовоспалительными препаратами, примерно один из трех пациентов остается с долгосрочными неврологическими осложнениями. По мнению исследователей, одна из причин заключается в том, что антибиотикам требуется время, чтобы достичь мозга, и они не нейтрализуют пневмолизин — токсин, выделяемый бактериями, который способствует повреждению нейронов и воспалению.

В новом исследовании исследователи изучали, могут ли внеклеточные везикулы — небольшие частицы, окруженные мембраной и естественно производимые клетками — использоваться для защиты мозга во время инфекции. Везикулы были спроектированы различными способами, включая версию, предназначенную для более эффективного воздействия на нейроны и подавления тяжелого нейровоспаления. Затем они были протестированы на лабораторно выращенных нейронах и клетках иммунной системы мозга, а также на доклинической модели менингита на мышах.

Эксперименты показали, что все типы везикул могли связываться с пневмолизином и секвестрировать его до того, как он повредил нейроны. Они также снижали способность бактерий прикрепляться к нейронам и понижали вредные воспалительные сигналы как в экспериментах с клетками, так и in vivo.

При введении через кровеносную систему везикулы смогли достичь мозга у инфицированных мышей. Лечение отсрочило начало тяжелого заболевания и повысило выживаемость по сравнению с нелеченными животными.

Вариант везикулы, спроектированный с пептидами RVG, которые помогают воздействовать на нейроны в нервной системе, и IL6-приманкой, разработанной для селективного подавления IL-6 трансс-сигнализации, показал самые сильные нейропротекторные и противовоспалительные эффекты как в мозге, так и в остальной части тела.

«Наши результаты предполагают, что внеклеточные везикулы действуют как приманки, захватывая пневмолизин до того, как токсин сможет достичь и повредить нейроны. Важно отметить, что один и тот же биоматериал также действует как подавитель тяжелого и вредного воспаления», — говорит доцент Федерико Иовино, руководитель группы в отделении нейронауки Каролинского института и последний автор исследования.

Лечение еще не было протестировано в сочетании с антибиотиками, которые являются стандартным лечением для пациентов. Исследователи поэтому подчеркивают, что необходимы дополнительные исследования, прежде чем метод можно будет оценить на людях.

«Мы надеемся, что внеклеточные везикулы могут в конечном итоге стать дополнением к современным методам лечения пневмококкового менингита, но требуется больше исследований, прежде чем можно будет рассмотреть любое клиническое применение, и это то, над чем в настоящее время работает моя лаборатория», — говорит Иовино.

«Эти результаты были возможны благодаря тесному сотрудничеству, которое моя лаборатория установила с исследовательскими группами ассистента профессора Оскара Викландера и профессора Самира Эль Андалусси из отделения лабораторной медицины Каролинского института», — продолжает он.