Ontsteking is nodig voor beschermende reacties tegen ziekteverwekkers en is dus essentieel om te overleven, maar aanhoudende ontstekingen kunnen leiden tot ziekten zoals atherosclerose en kanker. Er zijn verschillende behandelingen, maar de werking ervan is vaak niet erg doelgericht, er zijn hoge doses nodig en er komen vaak schadelijke bijwerkingen voor.
Een team uit de Universiteit van Genève (UNIGE) en de Ludwig Maximilians Universität München (LMU) is erin geslaagd een volledig biologisch afbreekbaar nanodeeltje te ontwikkelen dat een ontstekingsremmend medicijn veel effectiever en minder giftig kan maken. Het nanodeeltje kan het medicijn rechtstreeks in macrofagen afleveren, waardoor de effectiviteit ervan wordt gegarandeerd.
Dankzij een in vitro screeningmethode hebben wetenschappers in dit onderzoek de noodzaak voor dierproeven geëlimineerd. De studie zou mogelijk kunnen leiden tot een krachtige en gerichte ontstekingsremmende behandeling.
Het nieuwe molecuul genaamd Necrosulfonamide (NSA) remt de afgifte van verschillende belangrijke pro-inflammatoire mediatoren. Het fungeert daarom als een veelbelovende stap om bepaalde risico’s te verminderen soorten ontstekingen. Omdat het echter extreem hydrofoob is, reist het slecht door de bloedbaan en kan het zich op veel celtypen richten, wat potentieel toxische effecten kan veroorzaken.
Gaby Palmer, professor aan de afdeling Geneeskunde en het Geneva Center for Inflammation Research aan de UNIGE Faculteit der Geneeskunde, zei: “Daarom is dit molecuul nog niet beschikbaar als medicijn. Het gebruik van een nanodeeltje als transportvat zou deze tekortkomingen omzeilen door het medicijn rechtstreeks in macrofagen af te leveren om ontstekingsoveractivatie te bestrijden op de plaats waar het begint.”
De belangrijkste criteria die de wetenschappers gebruikten bij het testen van verschillende poreuze nanodeeltjes omvatten een afname van de toxiciteit en doseringsvereisten, evenals het vermogen om de medicatie pas vrij te geven nadat het nanodeeltje de kern van de macrofagen was binnengedrongen.
Carole Bourquin, een professor aan de Faculteiten Wetenschappen van UNIGE, die dit werk bij UNIGE co-regisseerde, zei: “We gebruikten een in vitro screeningtechnologie die we een paar jaar geleden ontwikkelden op menselijke cellen en muizencellen. Dit bespaart tijd en vermindert de noodzaak om diermodellen te gebruiken aanzienlijk. Zo zullen alleen de meest veelbelovende deeltjes op muizen worden getest, wat een voorwaarde is voor klinische proeven op mensen.”
Bart Boersma, promovendus in het laboratorium van Carole Bourquin en eerste auteur van deze studie, zei: “Er zijn drie heel verschillende nanodeeltjes met een hoge porositeit onderzocht: een nanodeeltje op basis van cyclodextrine, een stof die veel wordt gebruikt in cosmetica of industriële voeding, een poreus magnesiumfosfaatnanodeeltje en ten slotte een poreus nanodeeltje silica. De eerste was minder bevredigend wat betreft het celopnamegedrag, terwijl de tweede contraproductief bleek: het veroorzaakte de afgifte van pro-inflammatoire mediatoren, waardoor de ontstekingsreactie werd gestimuleerd in plaats van bestreden.”
“Het poreuze silica-nanodeeltje voldeed daarentegen aan alle criteria: het was volledig biologisch afbreekbaar, had de juiste grootte om te worden ingeslikt door macrofagen, en was in staat het medicijn in zijn talrijke poriën op te nemen zonder het te vroeg vrij te geven. Het ontstekingsremmende effect was opmerkelijk.”
Wetenschappers repliceerden vervolgens hun tests door de nanodeeltjes te coaten met een extra lipidelaag, maar zonder groter voordeel dan alleen silica-nanodeeltjes.
Carole Bourquin zei, “Andere silica-nanosponzen, ontwikkeld door het Duits-Zwitserse team, hadden hun doeltreffendheid al bewezen bij het transporteren van antitumormedicijnen. Ze hebben een heel ander medicijn dat de ziekte remt immuunsysteem. '
“Mesoporeuze silica openbaart zich steeds meer als een favoriet nanodeeltje op farmaceutisch gebied, omdat het zeer effectief, stabiel en niet-giftig is. Toch heeft elk medicijn een drager op maat nodig: de vorm, grootte, samenstelling en bestemming van de deeltjes moeten elke keer opnieuw worden beoordeeld.”
Journal Reference:
- Bart Boersma, Karin Moller, et al. Remming van de afgifte van IL-1β uit macrofagen waarop necrosulfonamide-geladen poreuze nanodeeltjes zijn gericht. Journal of Controlled Release DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.09.063
