Sel darah merah

Menggunakan sel darah merah untuk membuat respons imun

Limpa adalah salah satu organ terbaik tubuh yang ditargetkan ketika menghasilkan respons imun, karena ia merupakan salah satu dari sedikit organ di mana sel darah merah dan putih berinteraksi secara alami” ucap Samir Mitragotri, Ph.D., member Wyss Core Faculty yang juga merupakan the Hiller Professor of Bioengineering dan Hansjörg Wyss Professor of Biologically Inspired Engineering di SEAS. ” Kemampuan bawaan sel darah merah untuk mentransfer patogen yang melekat pada sel imun baru saja ditemukan, dan studi ini membuka pintu serangkaian perkembangan menarik di bidang penggunaan sel manusia untuk pengobatan dan pencegahan penyakit.

Jangan makan saya, dilihat saja ya

Menggunakan sel darah merah sebagai pengiriman obat bukan ide baru, tetapi teknologi yang ada umumnya untuk paru-paru, karena jaringan kapiler mereka yang padat menyebabkan kargo tergerus dari sel darah merah ketika mereka menembus pembuluh darah kecil. Tim Mitragotri pertama perlu memikirkan cara mendapatkan antigen agar menempel pada sel darah merah cukup kuat untuk menahan pencabutan dan mencapai limpa.

Mereka melapisi nanopartikel polistiren dengan ovalbumin, protein antigenik yang diketahui menyebabkan respons imun ringan, kemudian diinkubasi dengan sel darah merah tikus. Rasio 300 nanopartikel per sel darah menghasilkan sejumlah besar nanopartikel terikat ke sel, retensi sekitar 80% dari nanopartikel ketika sel-sel terkena tekanan yang ditemukan di kapiler paru-paru, dan ekspresi moderat dari molekul lipid yaitu phosphatidyl serine (PS) pada membran sel.

Tingkat PS yang tinggi pada sel darah merah pada dasarnya adalah sinyal ‘makan saya’ yang menyebabkannya dicerna oleh limpa ketika mereka stres atau rusak, yang ingin kami hindari. Kami berharap bahwa jumlah PS yang lebih rendah sebagai gantinya akan memberi sinyal sementara ‘periksa saya’ ke APC limpa, yang kemudian akan mengambil nanopartikel berlapis antigen sel darah merah tanpa sel tersebut dihancurkan.” jelas Anvay Ukidve, mahasiswa pascasarjana di lab Mitragotri dan penulis pendamping studi.

Nanopartikel yang dilapisi antigen menempel pada sel darah merah dan cukup tahan untuk tidak terpotong di paru-paru, memungkinkannya mencapai limpa dan diteruskan ke sel imun, memulai respons imun spesifik antigen. © Institut Wyss at Harvard University

Untuk menguji hipotesis itu, tim menyuntikkan sel darah merah yang dilapisi dengan nanopartikel ke tikus, kemudian melacak di mana ia menumpuk di tubuhnya. 20 menit setelah injeksi, lebih dari 99% nanopartikel telah dibersihkan dari darah hewan, dan lebih banyak nanopartikel muncul dalam limpa daripada paru-paru. Akumulasi nanopartikel dalam limpa bertahan hingga 24 jam dan jumlah sel darah merah EDIT dalam sirkulasi tetap tidak berubah, menunjukkan bahwa sel darah merah telah berhasil mengirimkan barangnya ke limpa tanpa dihancurkan.

Vaksin efektif dan ajuvant-free

Setelah mengkonfirmasi bahwa nanopartikel mereka berhasil dikirim ke limpa in vivo, para peneliti selanjutnya mengevaluasi apakah antigen pada permukaan nanopartikel menginduksi respon imun. Tikus disuntik dengan EDIT seminggu sekali selama tiga minggu, dan kemudian sel limpanya dianalisis. Tikus yang dirawat menunjukkan 8 kali lipat dan 2,2 kali lipat lebih banyak sel T yang menampilkan antigen ovalbumin yang dikirim daripada tikus yang diberi nanopartikel “bebas” atau tidak diobati. Tikus yang diberi dengan EDIT juga menghasilkan lebih banyak antibodi terhadap ovalbumin dalam darahnya daripada kelompok tikus lain.

Untuk melihat apakah respons imun yang diinduksi EDIT ini berpotensi mencegah atau mengobati penyakit, tim mengulang injeksi tiga minggu EDIT profilaksis ke tikus, kemudian diinokulasi dengan sel limfoma yang mengekspresikan ovalbumin pada permukaannya. Pertumbuhan tumor pada tikus yang menerima EDIT menjadi 3x lebih lambat dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok yang menerima nanopartikel bebas, dan memiliki jumlah sel kanker yang sedikit. Hasil ini secara signifikan meningkatkan jarak waktu di mana tumor dapat diobati sebelum tikus meninggal karena penyakit.

EDIT pada dasarnya adalah platform vaksin adjuvant-free. Salah satu alasan mengapa pengembangan vaksin saat ini memakan waktu begitu lama adalah karena bahan pembantu asing yang diberikan bersama dengan antigen harus melalui uji klinis penuh untuk setiap vaksin baru.” jelas Zongmin Zhao, Ph.D ” Sel darah merah terbukti aman ditransfusikan ke pasien selama berabad-abad, dan kemampuannya untuk meningkatkan respons imun dapat menjadikannya alternatif yang aman bagi zat pembantu asing, meningkatkan kemanjuran vaksin dan mempercepat pembuatan vaksin

Tim terus bekerja untuk memahami dengan tepat bagaimana respon imun yang khusus untuk antigen dari EDIT dihasilkan oleh APC limpa, dan berencana untuk mengujinya dengan antigen lain di luar ovalbumin. Mereka berharap untuk menggunakan wawasan tambahan ini untuk mencapai pengaturan klinis yang optimal.

“Tubuh manusia merupakan harta karun solusi elegan untuk masalah kesehatan, ketika obat-obatan baru mencoba memahami mekanisme itu, kita masih dalam tahap awal untuk dapat memanfaatkannya untuk meningkatkan panjang dan kualitas hidup manusia. Penelitian ini adalah kemajuan untuk menuju tujuan itu, dan secara dramatis dapat mengubah bagaimana respons imun dimodulasi pada pasien,” Jelas Donald Ingber, M.D., Ph.D. Wyss Institute’s Founding Director , yang juga the Judah Folkman Professor of Vascular Biology di Harvard Medical School dan Boston Children’s Hospital, serta Professor of Bioengineering di SEAS.

Jurnal Referensi:
Ukidve, Anvay. Zhao, Zongmin. et al Erythrocyte-driven immunization via biomimicry of their natural antigen-presenting function. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. 10.1073/pnas.2002880117

Tautan ke artikel asli: Better vaccines are in our blood / Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan penerjemahan menjadi tanggungjawab kami.