Ученые из Технологического института Джорджии придумали, как заметить отторжение пересаженного органа без биопсии — болезненного, травматичного и не всегда точного метода. Новый метод может вовремя обнаружить агрессию иммунной системы против трансплантата и приступить к лечению иммунодепрессантами. Он использует наночастицы из оксида железа и светящихся зондов, попадающих в мочу, только если иммунная система атакует чужеродные клетки.
Иммунная система не всегда мирится с трансплантацией и может атаковать пересаженные органы, не признавая их как родные. Специальные белые кровяные тельца, Т-киллеры, обнаружив чужака, впрыскивают в него гранзимы — белки, которые запускают апоптоз, то есть клеточную смерть. Гранзимы относятся к классу белков, которые умеют расщеплять другие белки. Именно Т-киллеры и уничтожают клетки имплантированных органов с помощью гранзимов.
Авторы статьи использовали умение гранзимов разрезать белки для того, чтобы определять, начала ли иммунная система отторгать пересаженные органы. Ученые взяли наночастицы из оксида железа (IONP, iron oxide nanoparticles) и покрыли их пептидами, то есть небольшими цепочками из аминокислот. Эти участки ученые собрали из последовательностей аминокислот, которые режут гранзимы, а на концах пептидов находится флуоресцентный зонд, который светится в инфракрасном спектре.
Если Т-киллеры определят трансплантат как чужеродный, то начнут атаковать его гранзимами. Гранзимы не разбирают целей и режут все, что имеет знакомые последовательности. Соответственно, они разрежут и пептиды зондов, а те, оторвавшись, с током крови попадут в почки, где отфильтруются и попадут в мочу. Моча с зондами будет светиться в инфракрасном спектре — таким образом, посмотрев на нее, медики смогут понять, что иммунная система враждебно отнеслась к трансплантации, и принять соответствующие меры.
Если же трансплантаты не вызовут подозрений у Т-киллеров, то и моча светиться не будет, так как целые «маячки» в нее не попадут — их диаметр, 47 нанометров, не позволит им пройти через фильтр в почках (5 нанометров).
Ученые провели эксперимент на мышах — одной группе пересадили участки кожи от близнецов (т.е. почти родные органы), а второй просто от других особей — и однократно ввели в кровь дозу наночастиц с оснасткой из пептидов и зондов. После операции по трансплантации ученые каждые два дня замеряли светимость мышиной мочи и увидели, что у перенесших трансплантацию от другой особи она становилась ярче с каждым замером, в то время как светимость мочи у тех, кто получил новую кожу от близнеца, не менялась. Через семь дней яркость мочи различалась почти вдвое.
Исследователи пишут, что их способ быстрее и точнее обнаружит неприятие организмом пересаженного органа и позволит скорее начать лечение иммунодепрессантами, которые помешают Т-киллерам убить пересаженные органы. А поскольку метод неинвазивный, то он превосходит биопсию — болезненную процедуру, связанную с риском внутреннего кровотечения и повреждения пересаженного органа.