Bezpieczeństwo nanocząstek: czas na zmiany?
Odporność wrodzona aktywuje się jako pierwsza w kontakcie z ciałem obcym, czy to wirusem, czy drobinką tworzywa sztucznego. Wrodzone komórki i czynniki odpornościowe stanowią pierwszą linię obrony na granicy pomiędzy organizmem a środowiskiem zewnętrznym; mechanizmy te zachowały się w procesie ewolucji u większości gatunków.
Ocena wrodzonych odpowiedzi immunologicznych na nanomateriały
Projekt PANDORA, realizowany przy wsparciu działania„Maria Skłodowska-Curie”, zajął się zbadaniem wpływu nanocząstek na odporność wrodzoną. „Chodziło o ocenę toksyczności nanomateriałów w całym środowisku, w tym u roślin oraz lądowych i morskich bezkręgowców, a także o zbadanie ich wpływu na zdrowie ludzi”, podkreśla koordynatorka projektu, Diana Boraschi. Badacze z projektu PANDORA połączyli klasyczne i nowoczesne metodologie, aby zbadać wrodzoną reakcję immunologiczną na ekspozycję na nanomateriały. Obejmowała ona interakcję nanocząstek z komórkami odporności wrodzonej oraz symbiotyczną mikroflorą, a także wpływ nanocząstek na poziomie podkomórkowym i molekularnym, a także na poziomie całego organizmu. Partnerzy zbadali odpowiedzi immunologiczne na nanocząstki żelaza, tytanu oraz tlenku ceru w wielu zastosowaniach. Co ciekawe, odkryli unikatowe elementy i cechy wspólne w odpowiedzi obronnej każdego organizmu. Po ekspozycji na nanocząstki odpowiedzi immunologiczne doprowadziły do okresowych zmian w homeostazie organizmu, które szybko minęły i nie spowodowały toksycznych skutków długoterminowych. Oznacza to, że wrodzone mechanizmy odpornościowe mogą skutecznie poradzić sobie z ciałami obcymi, takimi jak nanocząstki. Jednakże duże dawki oraz określony skład chemiczny mogą sprawić, że nanoncząstki będą działać toksycznie na organizm. Interesujący jest także fakt, nawet przy braku jakichkolwiek wrodzonych odpowiedzi immunologicznych na nanocząstki zetknięcie się z wrodzonym układem odpornościowym spowodowało wytworzenie swego rodzaju pamięci odpornościowej, która ukształtowała kolejne odpowiedzi na inne wyzwania.
Kształtowanie przyszłej konstrukcji nanocząstek przeznaczonych do zastosowań dotyczących ludzi
Wyniki projektu PANDORA, sugerujące, że z punktu widzenia biologii nie jest możliwym przewidzenie toksyczności nanocząstek wyłącznie na podstawie ich konstrukcji, stanowią podwaliny dla przyszłego projektowania bezpieczniejszych nanocząstek przeznaczonych do zastosowań dotyczących ludzi. „Bezpieczeństwo nanocząstek może być różne w przypadku różnych organizmów, różnych dawek, różnych komórek/tkanek oraz różnego stanu zdrowia ludzi. Dlatego też to, co jest całkowicie bezpieczne dla młodej i zdrowej osobny dorosłej, może działać szkodliwie na osobę starszą z chorobami przewlekłymi”, podkreśla Boraschi. Dlatego też dalsze wysiłki w zakresie zastosowań biomedycznych nanocząstek muszą koncentrować się na wyborze odpowiedniej drogi podania, dawki i składu chemicznego, zależnie od stanu zdrowia pacjenta. Trwające prace nad mechanizmami leżącymi u podstaw takich odpowiedzi immunologicznych oraz ich obecność u przekroju żyjących gatunków oferują kompleksowe dane na temat bezpieczeństwa nanocząstek. Niemniej jednak nanocząstki można wykorzystać do aktywizacji pamięci wrodzonej mającej pozytywny wpływ na organizm. Z uwagi na jej nieswoistość pamięć wrodzoną można wykorzystywać u ludzi do zwiększenia skuteczności szczepionek, a także w innego rodzaju terapeutycznych metodach immunomodulacyjnych stosowanych przy szeregu różnych chorób. U roślin aktywacja pamięci wrodzonej może posłużyć do zwiększenia odporności na szkodniki; tę samą koncepcję można zastosować u bezkręgowców o znaczeniu komercyjnym, takich jak pszczoły.
Słowa kluczowe
PANDORA, nanocząstka, odporność wrodzona, odpowiedź immunologiczna, toksyczność, pamięć wrodzona, toksyczny wpływ, nanomateriały
