Был ли предложен оксид графена в качестве носителя вакцин в рамках флагманской программы по графену?


Биомедицинские инструменты, изготовленные с использованием графена и родственных материалов, должны будут преодолеть огромное препятствие - нашу иммунную систему. Теперь G-IMMUNOMICS изучает, как "замаскировать" графен, чтобы избежать отторжения.

Эксперимент между оксидом графена и пятнадцатью различными типами клеток

Оксид графена - это материал на основе углерода с многообещающими свойствами для применения в медицине, особенно в качестве нового диагностического и терапевтического инструмента. Но прежде чем сделать этот шаг, ученым необходимо правильно понять, как он взаимодействует с иммунными клетками, которые защищают наш организм от посторонних.

Исследователи Graphene Flagship из ассоциированного члена Университета Сассари (Италия), а также партнеры из CNRS в Страсбурге (Франция) и Римского университета Тор Вергата (Италия) - среди прочих европейских центров - разработали эксперимент, характеризующий сложные взаимодействия между оксидом графена и пятнадцатью различными типами клеток нашей иммунной системы, включая Т-лимфоциты, лейкоциты, моноциты, NK-клетки и дендритные клетки.

Данные этого исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, подчеркивают важность химической модификации материалов на основе графена, добавления функциональных групп, таких как азотсодержащая аминогруппа, чтобы сделать их более совместимыми с иммунными клетками человека.

Мы использовали [метод, называемый] одноклеточной масс-цитометрией, чтобы проанализировать, как оксид графена влияет на эти клетки и происходят ли изменения, когда он "функционализируется", то есть соединяется с другими молекулами", - объясняет Люсия Джемма Делогу, один из авторов исследования.

Одноклеточная масс-цитометрия позволяет ученым с высокой точностью определять несколько субпопуляций иммунных клеток и специфические белки клеток, как на их поверхности, так и внутри. С помощью этого метода исследователи смогли измерить более тридцати клеточных маркеров.

"Мы обнаружили, что функционализация графена аминогруппами повышает его биосовместимость по сравнению с "голым" оксидом графена", - отмечает Делогу. "Более того, мы смогли определить специфические стимулы функционализированного графена в двух типах клеток: моноцитах и дендритных клетках". 

Также был проведен глубокий транскриптомный анализ, чтобы увидеть, как изменяется генетическая экспрессия в иммунных клетках. Результаты подтверждают, что аминогруппы уменьшают нарушения, вызванные оксидом графена в клеточном метаболизме, тем самым повышая его биосовместимость.

"Положительное специфическое воздействие оксида графена на определенные иммунные клетки может стать отличной отправной точкой для разработки биомедицинских платформ на основе этого материала, таких как новые иммунотерапии, носители вакцин и наноадъюванты", - говорит Делогу. Она также напоминает, что материалы на основе графена могут быть легко конъюгированы с лекарствами и другими молекулами на их поверхности, "улучшая их функцию и специфичность на интересующей мишени".

Исследователи настаивают, что открытие наиболее подходящих "функционализаций" графена будет иметь большое значение для развития медицинских приложений: диагностических инструментов, тканевой инженерии, переноса генетического материала, а также в объединенной области биомедицинской визуализации и неврологии.

Это исследование является частью проекта G-IMMUNOMICS, партнерского проекта Европейской инициативы Graphene Flagship. Используя иммуногеномные и белковые данные, оно направлено на обеспечение более безопасного использования графена в медицине и многих других областях, минимизацию его воздействия на здоровье и окружающую среду. В настоящее время его воздействие анализируется не только на клетках человека, но и на клетках свиней, мышей и червя C. elegans.