Суперпарамагнитные оксидные наночастицы железа усиливают кросс-презентацию дендритных клеток, их миграцию и адъювантную активность, посредствованную IL-1β

Аннотация

Были синтезированы суперпарамагнитные оксидные наночастицы железа (SPIO) и протестированы как носители для доставки антигена в дендритные клетки (ДК). ДК, нагруженные SPIO, продемонстрировали отличную биосовместимость и усиленную кросс-презентацию овальбумина (OVA). Мы подготовили положительно заряженные SPIO/A⁺ (покрытые APTS) и отрицательно заряженные SPIO/D⁻ (покрытые DMSA), чтобы оценить влияние поверхностного заряда на функцию ДК и секрецию интерлейкина-1β (IL-1β). SPIO/A⁺ превзошли SPIO/D⁻ в способности продвигать кросс-презентацию антигена, активацию Т-клеток и миграцию ДК во вторичные лимфатические узлы, вероятно, за счет контролируемого выделения IL-1β. Эти выводы способствуют разработке наноадъювантов для вакцин на основе ДК и человеческой иммунотерапии.

Введение

Дендритные клетки играют ключевую роль в инициации адаптивного иммунного ответа за счет эффективной презентации антигенов Т-клеткам. Способность ДК к кросс-презентации — презентации экзогенных антигенов на молекулах MHC I класса — критически важна для индукции цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL) против опухолей и вирусов. Наноносители, такие как оксидные наночастицы железа, привлекают внимание как платформы для доставки антигенов благодаря их биосовместимости, магнитным свойствам и возможности модификации поверхности.

Результаты и обсуждение

Синтез и характеристика наночастиц

SPIO были синтезированы методом ко-преципитации и модифицированы 3-аминопропилтриитоксисиланом (APTS) для получения положительного заряда (SPIO/A⁺) или мезодимеркапто숙циновой кислотой (DMSA) для отрицательного заряда (SPIO/D⁻). Оба типа наночастиц имели размер около 10–15 нм, суперпарамагнитное поведение и высокую коллоидную стабильность в физиологических средах.

Биосовместимость и кросс-презентация

ДК, инкубированные с SPIO/A⁺ или SPIO/D⁻, сохраняли высокую живучесть (>95%) и фенотип зрелости (высокая экспрессия CD80, CD86, MHC II). Однако только SPIO/A⁺ значительно усилили кросс-презентацию OVA-специфических CD8⁺ Т-клеток (линия OT-I), что подтвердилось пролиферацией и выделением IFN-γ. SPIO/D⁻ не оказывали такого эффекта.

Миграция дендритных клеток

В vivo эксперименты на мышах показали, что ДК, загруженные SPIO/A⁺ и OVA, мигрируют в дранирующие лимфатические узлы в 2,5 раза эффективнее, чем ДК с SPIO/D⁻ или свободный OVA. Миграция коррелировала с упрегуляцией CCR7 и хемокиновым градиентом CCL19/CCL21.

Роль IL-1β

SPIO/A⁺ индуцировали выделение зрелого IL-1β в ДК в каспаза-1-зависимом манере (через активацию инфламмасома NLRP3). Блокада IL-1β антителой или ингибитором каспазы-1 устранила усиление кросс-презентации и миграции, подтверждая ключевую роль этого цитокина.

Заключение

Поверхностный заряд SPIO критически определяет их иммуномодуляторную активность. Положительно заряженные SPIO/A⁺ действуют как мощные наноадъюванты, усиливающие кросс-презентацию, миграцию ДК и Т-клеточный ответ через контролируемое выделение IL-1β. Это открывает перспективы для проектирования вакцин на основе дендритных клеток и иммунотерапии рака.