การแพ้ถั่วลิสงส่งผลกระทบต่อเด็ก 1 ใน 50 คน และกรณีที่รุนแรงที่สุดจะนำไปสู่ปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันที่อาจถึงแก่ชีวิตได้ ซึ่งเรียกว่า อะนาไฟแล็กติกช็อก
ปัจจุบันมีการรักษาเพียงวิธีเดียวที่ได้รับการอนุมัติซึ่งช่วยลดความรุนแรงของอาการแพ้ได้ และต้องใช้เวลาหลายเดือนกว่าจะเริ่มได้ กลุ่มนักภูมิคุ้มกันวิทยาของ UCLA ตั้งเป้าที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น
ด้วยแรงบันดาลใจจากวัคซีนป้องกันโควิด-19 รวมถึงงานวิจัยของพวกเขาเกี่ยวกับโรค พวกเขาสร้างอนุภาคนาโนชนิดแรกที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งมีขนาดเล็กมากวัดได้ในพันล้านส่วนเมตร ซึ่งส่ง mRNA ไปยังเซลล์เฉพาะในตับ ในทางกลับกัน เซลล์เหล่านั้นจะสอนการป้องกันตามธรรมชาติของร่างกายให้ทนต่อโปรตีนถั่วลิสง
ในการทดสอบในหนู อนุภาคนาโนไม่เพียงแต่ช่วยต่อต้านการแพ้ถั่วลิสงเท่านั้น แต่ยังป้องกันไม่ให้เกิดอาการแพ้อีกด้วย การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ ในวารสาร ACS Nano
ดร. André Nel ผู้เขียนร่วมของหนังสือพิมพ์ ศาสตราจารย์ด้านการแพทย์ผู้มีชื่อเสียงแห่ง UCLA และผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของ California NanoSystems Institute แห่ง UCLAกล่าวว่า “เท่าที่เราพบ mRNA ไม่เคยถูกนำมาใช้กับโรคภูมิแพ้ “เราได้แสดงให้เห็นว่าแพลตฟอร์มของเราสามารถทำงานเพื่อบรรเทาอาการแพ้ถั่วลิสงได้ และเราเชื่อว่าอาจทำเช่นเดียวกันกับสารก่อภูมิแพ้อื่นๆ ในอาหารและยา ตลอดจนภาวะภูมิคุ้มกันทำลายตัวเอง”
นักวิจัยมุ่งความสนใจไปที่ตับด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก อวัยวะถูกฝึกไม่ให้ตอบสนองต่อทุกความท้าทาย เนื่องจากถูกโจมตีด้วยสารแปลกปลอมเป็นประจำ รวมทั้งสารก่อภูมิแพ้ ประการที่สอง อวัยวะเป็นที่อยู่ของเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ที่สร้างแอนติเจน ซึ่งรวบรวมโปรตีนแปลกปลอมและฝึกระบบภูมิคุ้มกันให้ทนต่อพวกมันแทนที่จะโจมตีเมื่อตรวจพบ
การศึกษานี้สร้างขึ้นจากความก้าวหน้าก่อนหน้านี้สองประการจาก Nel และเพื่อนร่วมงานของเขา ในปี 2564 พวกเขาพบว่าอนุภาคนาโนที่ส่งชิ้นส่วนโปรตีนที่คัดสรรมาอย่างดีที่เรียกว่า epitope ไปยังตับช่วยลดอาการของการแพ้ไข่ที่เป็นอันตรายในหนู ในปีต่อมา พวกเขาระบุ epitope หนึ่งตัวที่ช่วยบรรเทาอาการแพ้ถั่วลิสงในหนู เมื่อส่งไปยังตับผ่านอนุภาคนาโน เนื่องจาก epitopes เหล่านี้ละทิ้งส่วนของโปรตีนถั่วลิสงหรือไข่ที่ก่อให้เกิดอาการแพ้ จึงคาดว่าจะปลอดภัยกว่าเมื่อเป็นส่วนหนึ่งของการรักษา
“ถ้าคุณโชคดีพอที่จะเลือก epitope ที่ถูกต้อง ก็จะมีกลไกภูมิคุ้มกันที่ทำหน้าที่หน่วงปฏิกิริยาต่อชิ้นส่วนอื่นๆ ทั้งหมด” Nel ผู้ซึ่งเป็นผู้อำนวยการศูนย์ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมของนาโนเทคโนโลยีแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียหรือ CEIN กล่าว . “ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถดูแล epitopes ทั้งชุดที่มีบทบาทในการเกิดโรคได้”
นักวิทยาศาสตร์ได้ปรับปรุงการออกแบบอนุภาคนาโนก่อนหน้านี้โดยการเพิ่มโมเลกุลน้ำตาลบนพื้นผิวซึ่งจับกับเซลล์ที่สร้างแอนติเจนโดยเฉพาะ การใช้ mRNA เป็นความก้าวหน้าอีกขั้นหนึ่ง
ในอนุภาคนาโนที่ได้รับการอัพเกรด ผู้วิจัยได้ออกแบบส่วนของ mRNA payload เพื่อเข้ารหัส epitope หรือ epitopes ที่เลือก ในกรณีนี้คือชิ้นส่วนโปรตีนถั่วลิสงที่ระบุในการศึกษาก่อนหน้านี้ ในลักษณะเดียวกับที่วัคซีน mRNA สำหรับ SARS-CoV-2 เข้ารหัสทั้งหมด ขัดขวางโปรตีนของไวรัส การใช้ mRNA ทำให้โหลดอนุภาคนาโนได้ง่ายขึ้นและขจัดความยุ่งยากที่มาพร้อมกับ epitope มากกว่าหนึ่งตัว ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่อาจขยายขอบเขตการใช้งาน ตัวอย่างเช่น อาจจำเป็นต้องใช้อีพิโทปหลายรายการเพื่อจัดการกับอาการแพ้อื่นๆ หรือการแพ้หลายอย่าง
เพื่อประเมินว่าอนุภาคนาโนที่ได้รับการอัพเกรดจะป้องกันการแพ้ถั่วลิสงได้หรือไม่ นักวิจัยได้ให้หนูหกตัวในสองโดส ห่างกันหนึ่งสัปดาห์ หนูอีกหกกลุ่มได้รับอนุภาคนาโนที่มี mRNA payload เดียวกัน แต่ไม่มีน้ำตาลที่กำหนดเป้าหมายบนพื้นผิว หนูอีกหกตัวได้รับอนุภาคนาโนที่อัปเกรดแล้ว แต่มี mRNA อยู่ภายในซึ่งไม่มีรหัสสำหรับโปรตีนหรือเอพิโทปใดๆ และกลุ่มที่สามจากทั้งหมดหกไม่มีอนุภาคนาโนเลย เริ่มหนึ่งสัปดาห์หลังจากการให้ยาครั้งที่สอง พวกเขาให้โปรตีนสกัดจากถั่วลิสงดิบแก่หนูเพื่อทำให้พวกมันไวต่อสารก่อภูมิแพ้ในถั่วลิสง อีกหนึ่งสัปดาห์ต่อมา พวกเขาให้หนูกินโปรตีนถั่วลิสงเพื่อกระตุ้นให้เกิดภาวะช็อกจากอะนาไฟแล็กติก
หนูที่ได้รับการปรับสภาพด้วยอนุภาคนาโนที่ปรับปรุงแล้วแสดงอาการไม่รุนแรงเมื่อเทียบกับหนูที่ได้รับอนุภาคนาโนที่ไม่มีน้ำตาลที่เป็นเป้าหมาย ในขณะที่กลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษาและกลุ่มที่ได้รับอนุภาคนาโนเป้าหมายที่มี mRNA ที่ไม่เข้ารหัสจะมีอาการรุนแรงกว่า
นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองซ้ำ โดยเปลี่ยนลำดับการดำเนินการ เพื่อให้หนูมีความไวต่อโปรตีนถั่วลิสงก่อนที่จะได้รับอนุภาคนาโน อีกครั้ง อนุภาคนาโนที่ได้รับการอัพเกรดมีประสิทธิภาพดีกว่าอนุภาคนาโนที่คล้ายกันซึ่งไม่มีน้ำตาลที่เป็นเป้าหมาย และทั้งสองอย่างทำให้เกิดอาการที่รุนแรงกว่าที่นักวิจัยสังเกตพบในหนูที่ไม่ได้รับการรักษาหรืออนุภาคนาโนที่มี mRNA ที่ไม่เข้ารหัส
ในการทดลองทั้งสองเวอร์ชัน นักวิทยาศาสตร์วัดระดับเซลล์ภูมิคุ้มกันจำเพาะ ตลอดจนแอนติบอดี เอนไซม์ และไซโตไคน์บางชนิด ซึ่งยืนยันว่าอนุภาคนาโนที่ปรับปรุงใหม่ได้เพิ่มความทนทานต่อโปรตีนถั่วลิสงของสัตว์
Nel ประมาณการว่า ด้วยความสำเร็จในการศึกษาในห้องปฏิบัติการเพิ่มเติม อนุภาคนาโนสามารถเข้าสู่การทดลองทางคลินิกได้ภายในสามปี (ห้องปฏิบัติการของเขาจะเริ่มกระบวนการกำกับดูแลที่จำเป็นในการทดสอบแนวทางการแพ้ถั่วลิสงในการทดลองทางคลินิกในเร็วๆ นี้) เขาเสริมว่าการแทนที่รหัส mRNA payload สำหรับ epitopes ต่างๆ จะเปิดโอกาสในการปรับอนุภาคนาโนสำหรับอาการแพ้อื่นๆ และโรคแพ้ภูมิตัวเอง
ทีมงานกำลังสำรวจว่าอนุภาคนาโนสามารถใช้รักษาโรคเบาหวานประเภท 1 ซึ่งเป็นโรคที่ระบบภูมิคุ้มกันโจมตีเซลล์ในตับอ่อนที่ช่วยให้ร่างกายได้รับพลังงานจากอาหารหรือไม่ นักวิจัยคนอื่นได้ระบุ epitopes ที่สำคัญจากโปรตีนที่กระตุ้นการโจมตีภูมิคุ้มกันในโรคเบาหวานแล้ว
