Entzündungen sind für Schutzreaktionen gegen Krankheitserreger erforderlich und daher überlebenswichtig. Eine anhaltende Entzündung kann jedoch zu Krankheiten wie Arteriosklerose und Krebs führen. Es gibt mehrere Behandlungsmöglichkeiten, doch ihre Wirkung ist oft nicht sehr gezielt, es sind hohe Dosen erforderlich und es treten häufig schädliche Nebenwirkungen auf.
Ein Team aus dem Universität Genf (UNIGE) und die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) ist es gelungen, ein vollständig biologisch abbaubares Nanopartikel zu entwickeln, das ein entzündungshemmendes Medikament deutlich wirksamer und weniger toxisch machen kann. Das Nanopartikel kann das Medikament direkt in Makrophagen abgeben und so seine Wirksamkeit sicherstellen.
Dank einer In-vitro-Screening-Methode machten die Wissenschaftler dieser Studie Tierversuche überflüssig. Die Studie könnte möglicherweise zu einer wirksamen und gezielten entzündungshemmenden Behandlung führen.
Das neue Molekül namens Necrosulfonamid (NSA) hemmt die Freisetzung mehrerer wichtiger entzündungsfördernder Mediatoren. Es handelt sich daher um einen vielversprechenden Fortschritt zur Reduzierung bestimmter Arten von Entzündungen. Da es jedoch extrem hydrophob ist, transportiert es sich schlecht im Blutkreislauf und könnte auf viele Zelltypen abzielen und potenziell toxische Wirkungen auslösen.
Gaby Palmer, Professorin am Fachbereich Medizin und am Genfer Zentrum für Entzündungsforschung an der Medizinischen Fakultät der UNIGE, sagte: „Deshalb ist dieses Molekül noch nicht als Medikament verfügbar. Die Verwendung eines Nanopartikels als Transportgefäß würde diese Mängel umgehen, indem das Medikament direkt in Makrophagen abgegeben wird, um die Überaktivierung der Entzündung dort zu bekämpfen, wo sie beginnt.“
Zu den Hauptkriterien, die die Wissenschaftler beim Testen verschiedener poröser Nanopartikel verwendeten, gehören eine Verringerung der Toxizität und der Dosierungsanforderungen sowie die Fähigkeit, das Medikament erst freizusetzen, nachdem das Nanopartikel in den Kern der Makrophagen eingedrungen ist.
Carole Bourquin, Professorin an den naturwissenschaftlichen Fakultäten der UNIGE, die diese Arbeit an der UNIGE mitleitete, sagte: „Wir verwendeten eine In-vitro-Screening-Technologie, die wir vor einigen Jahren an menschlichen und Mauszellen entwickelt hatten. Dies spart Zeit und reduziert die Notwendigkeit, Tiermodelle zu verwenden, erheblich. Daher werden nur die vielversprechendsten Partikel an Mäusen getestet, was eine Voraussetzung für klinische Studien am Menschen ist.“
Bart Boersma, Doktorand im Labor von Carole Bourquin und Erstautor dieser Studie, sagte: „Untersucht wurden drei sehr unterschiedliche Nanopartikel mit hoher Porosität: ein Nanopartikel auf Cyclodextrinbasis, eine Substanz, die häufig in Kosmetika oder industriellen Lebensmitteln verwendet wird, ein poröses Magnesiumphosphat-Nanopartikel und schließlich ein poröses Silica-Nanopartikel. Das erste war hinsichtlich des Zellaufnahmeverhaltens weniger zufriedenstellend, während sich das zweite als kontraproduktiv erwies: Es löste die Freisetzung entzündungsfördernder Mediatoren aus und stimulierte die Entzündungsreaktion, anstatt sie zu bekämpfen.“
„Das poröse Silica-Nanopartikel hingegen erfüllte alle Kriterien: Es war vollständig biologisch abbaubar und hatte die richtige Größe zum Verschlucken Makrophagenund war in der Lage, das Medikament in seine zahlreichen Poren aufzunehmen, ohne es zu früh freizusetzen. Die entzündungshemmende Wirkung war bemerkenswert.“
Anschließend wiederholten die Wissenschaftler ihre Tests, indem sie die Nanopartikel mit einer zusätzlichen Lipidschicht überzogen, allerdings ohne größeren Nutzen als Siliciumdioxid-Nanopartikel allein.
Carole Bourquin sagte, „Andere Silica-Nanoschwämme, die das deutsch-schweizerische Team entwickelt hat, hatten ihre Wirksamkeit beim Transport von Antitumor-Medikamenten bereits unter Beweis gestellt. Sie tragen ein ganz anderes Medikament in sich, das das hemmt Immunsystems"
„Mesoporöses Siliciumdioxid erweist sich zunehmend als bevorzugtes Nanopartikel im pharmazeutischen Bereich, da es sehr wirksam, stabil und ungiftig ist. Dennoch benötigt jedes Medikament einen maßgeschneiderten Träger: Form, Größe, Zusammensetzung und Zielort der Partikel müssen jedes Mal neu bewertet werden.“
Journal Referenz:
- Bart Boersma, Karin Moller, et al. Hemmung der IL-1β-Freisetzung aus Makrophagen, auf die Nekrosulfonamid-beladene poröse Nanopartikel gerichtet sind. Journal der kontrollierten Freigabe. DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.09.063
