Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
DC-SIGN nhắm mục tiêu liposome chứa amphotericin B đến các nấm gây bệnh đa dạng
Tóm tắt
Các nhiễm trùng nấm xâm lấn có nguy cơ đe dọa đến tính mạng được điều trị bằng các thuốc chống nấm như liposome chứa Amphotericin B (AmB). Mục tiêu của chúng tôi trong nghiên cứu này là chỉ ra rằng nhắm liposome AmB đến các tế bào nấm thông qua thụ thể nhận diện tác nhân DC-SIGN làm tăng cường hoạt tính chống nấm. DC-SIGN kết hợp với các glycans giàu mannose và fucosylated khác nhau, cùng với lipomannans được biểu hiện bởi các tác nhân gây bệnh như giun, nguyên sinh, nấm, vi khuẩn và virus, bao gồm ba loại nấm gây nguy hiểm nhất là Aspergillus fumigatus, Candida albicans và Cryptococcus neoformans. Nhận diện ligand bởi DC-SIGN ở người được thực hiện nhờ một miền nhận diện carbohydrate (CRD) gắn với các chuỗi tín hiệu truyền màng. Các tổ hợp khác nhau của tám đoạn lặp cổ (NR1 đến NR8) được biểu hiện trong các isoform protein khác nhau có thể làm thay đổi định hướng của CRD để tăng cường khả năng gắn kết của nó với các glycans khác nhau. Chúng tôi đã chuẩn bị hai isoform tái tổ hợp kết hợp CRD với NR1 và NR2 trong isoform DCS12 và với NR7 và NR8 trong isoform DCS78 và nối chúng với một chất mang lipit. Các cấu trúc này đã được đưa vào màng của liposome AmB-LLs đã pegylated để tạo ra DCS12-AmB-LLs và DCS78-AmB-LLs. So với AmB-LLs và Bovine Serum Albumin coated BSA-AmB-LLs, DCS12-AmB-LLs và DCS78-AmB-LLs gắn kết hiệu quả hơn với các matrice exopolysaccharide được sản xuất bởi A. fumigatus, C. albicans và C. neoformans trong điều kiện in vitro, với DCS12-AmB-LLs hoạt động tốt hơn DCS78-AmB-LLs. DCS12-AmB-LLs ức chế và/hoặc tiêu diệt cả ba loài in vitro tốt hơn đáng kể so với AmB-LLs hay BSA-AmB-LLs. Trong các mô hình chuột của nhiễm trùng nấm xâm lấn và nhiễm trùng phổi do aspergillus, một liều thấp của DCS12-AmB-LLs đã giảm đáng kể gánh nặng nấm trong thận và phổi so với AmB-LLs. CRD của DC-SIGN đã nhắm mục tiêu cụ thể các liposome chống nấm vào ba loài nấm gây bệnh khác biệt về mặt tiến hóa và tăng cường hiệu quả chống nấm của liposome AmB cả in vitro và in vivo. Việc nhắm mục tiêu này đã giảm đáng kể liều thuốc chống nấm hiệu quả, có thể giúp giảm độc tính thuốc, hiệu quả trong việc vượt qua sự kháng thuốc phụ thuộc liều, và tiêu diệt hiệu quả các tế bào tồn tại. Ngoài nấm, việc nhắm mục tiêu DC-SIGN đối với các thuốc chống nhiễm khuẩn đóng gói trong liposome có tiềm năng thay đổi các mô hình điều trị cho nhiều loại tác nhân gây bệnh từ các giới khác nhau, bao gồm nguyên sinh, giun, vi khuẩn và virus, mà chúng biểu hiện các ligand tương ứng của nó.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Meagher R, Lewis Z, Ambati S, Lin X. Aiming for a bull’s-eye: targeting antifungals to fungi with dectin-decorated liposomes. PLoS Pathog. 2021;17(7):1–7.
Ambati S, Pham T, Lewis ZA, Lin X, Meagher RB. DectiSomes—glycan targeting of liposomal amphotericin b improves the treatment of disseminated Candidiasis. Antimicrob Agents Chemother. 2021. https://doi.org/10.1128/AAC.01467-21.
Ambati S, Ellis EC, Lin J, Lin X, Lewis ZA, Meagher RB. Dectin-2-targeted antifungal liposomes exhibit enhanced efficacy. mSphere. 2019;4(5):1–16.
Ambati S, Ferarro AR, Kang SE, Lin J, Lin X, Momany M, et al. Dectin-1-targeted antifungal liposomes exhibit enhanced efficacy. mSphere. 2019;4(1):1–15.
Ambati S, Ellis EC, Pham T, Lewis ZA, Lin X, Meagher RB. Antifungal liposomes directed by dectin-2 offer a promising therapeutic option for pulmonary aspergillosis. mBio. 2021;12(1):1–8.
Goyal S, Castrillon-Betancur JC, Klaile E, Slevogt H. The interaction of human pathogenic fungi with C-type lectin receptors. Front Immunol. 2018;9:1261–85.
Vazquez-Mendoza A, Carrero JC, Rodriguez-Sosa M. Parasitic infections: a role for C-type lectins receptors. BioMed Res Int. 2013;2013:456352.
Holla A, Skerra A. Comparative analysis reveals selective recognition of glycans by the dendritic cell receptors DC-SIGN and Langerin. Protein Eng Des Sel. 2011;24(9):659–69. https://doi.org/10.1093/protein/gzr016.
Sawettanai N, Leelayuwapan H, Karoonuthaisiri N, Ruchirawat S, Boonyarattanakalin S. Synthetic lipomannan glycan microarray reveals the importance of alpha(1,2) mannose branching in DC-SIGN binding. J Org Chem. 2019;84(12):7606–17.
Reina JJ, Diaz I, Nieto PM, Campillo NE, Paez JA, Tabarani G, et al. Docking, synthesis, and NMR studies of mannosyl trisaccharide ligands for DC-SIGN lectin. Org Biomol Chem. 2008;6(15):2743–54.
Feinberg H, Castelli R, Drickamer K, Seeberger PH, Weis WI. Multiple modes of binding enhance the affinity of DC-SIGN for high mannose N-linked glycans found on viral glycoproteins. J Biol Chem. 2007;282(6):4202–9.
Amraei R, Yin W, Napoleon MA, Suder EL, Berrigan J, Zhao Q, et al. CD209L/L-SIGN and CD209/DC-SIGN act as receptors for SARS-CoV-2. ACS Cent Sci. 2021;7(7):1156–65.
White RR, Artavanis-Tsakonas K. How helminths use excretory secretory fractions to modulate dendritic cells. Virulence. 2012;3(7):668–77.
Njiri OA, Zhang X, Zhang Y, Wu B, Jiang L, Li Q, et al. CD209 C-type lectins promote host invasion, dissemination, and infection of Toxoplasma gondii. Front Immunol. 2020;11:656. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00656.
Tailleux L, Schwartz O, Herrmann J-L, Pivert E, Jackson M, Amara A, et al. DC-SIGN is the major Mycobacterium tuberculosis receptor on human dendritic cells. J Exp Med. 2003;197(1):121–7.
Geijtenbeek TB, den Dunnen J, Gringhuis SI. Pathogen recognition by DC-SIGN shapes adaptive immunity. Future Microbiol. 2009;4(7):879–90.
den Dunnen J, Gringhuis SI, Geijtenbeek TB. Innate signaling by the C-type lectin DC-SIGN dictates immune responses. Cancer Immunol Immunother. 2009;58(7):1149–57.
Garcia-Vallejo JJ, van Kooyk Y. The physiological role of DC-SIGN: a tale of mice and men. Trends Immunol. 2013;34(10):482–6.
Bongomin F, Gago S, Oladele RO, Denning DW. Global and multi-national prevalence of fungal diseases-estimate precision. J Fungi. 2017;3(4):1–29.
Brown GD, Denning DW, Gow NA, Levitz SM, Netea MG, White TC. Hidden killers: human fungal infections. Sci Transl Med. 2012;4(165):165rv13.
Padovan AC, Sanson GF, Brunstein A, Briones MR. Fungi evolution revisited: application of the penalized likelihood method to a Bayesian fungal phylogeny provides a new perspective on phylogenetic relationships and divergence dates of Ascomycota groups. J Mol Evol. 2005;60(6):726–35.
Benedict K, Jackson BR, Chiller T, Beer KD. Estimation of direct healthcare costs of fungal diseases in the United States. Clin Infect Dis. 2019;68(11):1791–7.
Feinberg H, Tso CKW, Taylor ME, Drickamer K, Weis WI. Segmented helical structure of the neck region of the glycan-binding receptor DC-SIGNR. J Mol Biol. 2009;394(4):613–20.
Pederson K, Mitchell DA, Prestegard JH. Structural characterization of the DC-SIGN-Lewis(X) complex. Biochemistry. 2014;53(35):5700–9.
Serrano-Gómez D, Sierra-Filardi E, Martínez-Nuñez RT, Caparrós E, Delgado R, Muñoz-Fernández MA, et al. Structural requirements for multimerization of the pathogen receptor dendritic cell-specific ICAM3-grabbing non-integrin (CD209) on the cell surface. J Biol Chem. 2008;283(7):3889–903.
Mitchell DA, Fadden AJ, Drickamer K. A novel mechanism of carbohydrate recognition by the C-type lectins DC-SIGN and DC-SIGNR. Subunit organization and binding to multivalent ligands. J Biol Chem. 2001;276(31):28939–45.
Menon S, Rosenberg K, Graham SA, Ward EM, Taylor ME, Drickamer K, et al. Binding-site geometry and flexibility in DC-SIGN demonstrated with surface force measurements. Proc Natl Acad Sci. 2009;106(28):11524.
Tabarani G, Thépaut M, Stroebel D, Ebel C, Vivès C, Vachette P, et al. DC-SIGN neck domain is a pH-sensor controlling oligomerization: SAXS and hydrodynamic studies of extracellular domain. J Biol Chem. 2009;284(32):21229–40.
Vauquelin G, Charlton SJ. Exploring avidity: understanding the potential gains in functional affinity and target residence time of bivalent and heterobivalent ligands. Br J Pharmacol. 2013;168(8):1771–85.
Feinberg H, Guo Y, Mitchell DA, Drickamer K, Weis WI. Extended neck regions stabilize tetramers of the receptors DC-SIGN and DC-SIGNR. J Biol Chem. 2005;280(2):1327–35.
Uzarski JS, DiVito MD, Wertheim JA, Miller WM. Essential design considerations for the resazurin reduction assay to noninvasively quantify cell expansion within perfused extracellular matrix scaffolds. Biomaterials. 2017;129:163–75.
Mummidi S, Catano G, Lam L, Hoefle A, Telles V, Begum K, et al. Extensive repertoire of membrane-bound and soluble dendritic cell-specific ICAM-3-grabbing nonintegrin 1 (DC-SIGN1) and DC-SIGN2 isoforms. Inter-individual variation in expression of DC-SIGN transcripts. J Biol Chem. 2001;276(35):33196–212.
Jullien S, Contrepois A, Sligh JE, Domart Y, Yeni P, Brajtburg J, et al. Study of the effects of liposomal amphotericin B on Candida albicans, Cryptococcus neoformans, and erythrocytes by using small unilamellar vesicles prepared from saturated phospholipids. Antimicrob Agents Chemother. 1989;33(3):345–9.
Takemoto K, Yamamoto Y, Ueda Y, Kanazawa K, Yoshida K, Niki Y. Comparative study on the efficacy of liposomal amphotericin B and voriconazole in a murine pulmonary aspergillosis model. Chemotherapy. 2009;55(2):105–13.
Johnson EM, Ojwang JO, Szekely A, Wallace TL, Warnock DW. Comparison of in vitro antifungal activities of free and liposome-encapsulated nystatin with those of four amphotericin B formulations. Antimicrob Agents Chemother. 1998;42(6):1412–6.
Lewis RE, Liao G, Hou J, Chamilos G, Prince RA, Kontoyiannis DP. Comparative analysis of amphotericin B lipid complex and liposomal amphotericin B kinetics of lung accumulation and fungal clearance in a murine model of acute invasive pulmonary aspergillosis. Antimicrob Agents Chemother. 2007;51(4):1253–8.
Andes D, Safdar N, Marchillo K, Conklin R. Pharmacokinetic-pharmacodynamic comparison of amphotericin B (AMB) and two lipid-associated AMB preparations, liposomal AMB and AMB lipid complex, in murine candidiasis models. Antimicrob Agents Chemother. 2006;50(2):674–84.
Wuyts J, Van Dijck P, Holtappels M. Fungal persister cells: the basis for recalcitrant infections? PLoS Pathog. 2018;14(10):e1007301.
Kuipers ME, Nolte-’t Hoen ENM, van der Ham AJ, Ozir-Fazalalikhan A, Nguyen DL, de Korne CM, et al. DC-SIGN mediated internalisation of glycosylated extracellular vesicles from Schistosoma mansoni increases activation of monocyte-derived dendritic cells. J Extracell Vesicles. 2020;9(1):1753420.
Colmenares M, Corbi AL, Turco SJ, Rivas L. The dendritic cell receptor DC-SIGN discriminates among species and life cycle forms of Leishmania. J Immunol. 2004;172(2):1186–90.
Singh R, Dwivedi SP, Gaharwar US, Meena R, Rajamani P, Prasad T. Recent updates on drug resistance in Mycobacterium tuberculosis. J Appl Microbiol. 2020;128(6):1547–67.
Verjee MA. Schistosomiasis: still a cause of significant morbidity and mortality. Res Rep Trop Med. 2019;10:153–63.
Meyerhoff A. U.S. Food and Drug Administration approval of Am Bisome (liposomal amphotericin B) for treatment of visceral leishmaniasis. Clin Infect Dis. 1999;28(1):42–8 (discussion 9-51).
Gubernator J. Active methods of drug loading into liposomes: recent strategies for stable drug entrapment and increased in vivo activity. Expert Opin Drug Deliv. 2011;8(5):565–80.
Ali MS, Hooshmand N, El-Sayed M, Labouta HI. Microfluidics for development of lipid nanoparticles: paving the way for nucleic acids to the clinic. ACS Appl Bio Mater. 2021. https://doi.org/10.1021/acsabm.1c00732.
Maeki M, Kimura N, Sato Y, Harashima H, Tokeshi M. Advances in microfluidics for lipid nanoparticles and extracellular vesicles and applications in drug delivery systems. Adv Drug Deliv Rev. 2018;128:84–100.
Buschmann MD, Carrasco MJ, Alishetty S, Paige M, Alameh MG, Weissman D. Nanomaterial delivery systems for mRNA vaccines. Vaccines. 2021;9(1):65.
Rust DM, Jameson G. The novel lipid delivery system of amphotericin B: drug profile and relevance to clinical practice. Oncol Nurs Forum. 1998;25(1):35–48.
Allen TM, Hansen CB, Martin FJ, Redemann CT, Yau-Young A. Liposomes containing synthetic lipid derivatives of poly(ethylene glycol) show prolonged circulation half-lives in vivo. Biochem Biophys Acta. 1991;1066(1):29–36.
Gref R, Minamitake Y, Peracchia MT, Domb A, Trubetskoy V, Torchilin V, et al. Poly(ethylene glycol)-coated nanospheres: potential carriers for intravenous drug administration. Pharm Biotechnol. 1997;10:167–98.
Immordino ML, Dosio F, Cattel L. Stealth liposomes: review of the basic science, rationale, and clinical applications, existing and potential. Int J Nanomedicine. 2006;1(3):297–315.
Allen TM, Hansen C. Pharmacokinetics of stealth versus conventional liposomes: effect of dose. Biochim Biophys Acta. 1991;1068(2):133–41.
Keppler-Ross S, Douglas L, Konopka JB, Dean N. Recognition of yeast by murine macrophages requires mannan but not glucan. Eukaryot Cell. 2010;9(11):1776–87.
Fonzi WA, Irwin MY. Isogenic strain construction and gene mapping in Candida albicans. Genetics. 1993;134(3):717–28.
Montone KT. Regulating the T-cell immune response toward the H99 strain of Cryptococcus neoformans. Am J Pathol. 2009;175(6):2255–6.