Inflammation krävs för skyddsreaktioner mot patogener och är därför väsentlig för överlevnad, men ihållande inflammation kan leda till sjukdomar som åderförkalkning och cancer. Det finns flera behandlingar, men deras verkan är ofta inte särskilt målinriktad, höga doser krävs och skadliga biverkningar är frekventa.
Ett team från University of Geneva (UNIGE) och Ludwig Maximilians Universität München (LMU) har lyckats utveckla en helt biologiskt nedbrytbar nanopartikel som kan göra ett antiinflammatoriskt läkemedel mycket effektivare och mindre giftigt. Nanopartikeln kan leverera läkemedel direkt till makrofager, vilket säkerställer dess effektivitet.
Tack vare en metod för in vitro-screening eliminerade forskarna i denna studie behovet av djurförsök. Studien kan potentiellt leda till en potent och riktad antiinflammatorisk behandling.
Den nya molekylen som kallas Necrosulfonamide (NSA) hämmar frisättningen av flera viktiga pro-inflammatoriska mediatorer. Det fungerar därför som ett lovande framsteg för att minska vissa typer av inflammation. Men eftersom den är extremt hydrofob går den dåligt i blodomloppet och kan rikta in sig på många celltyper, vilket utlöser potentiellt toxiska effekter.
Gaby Palmer, professor vid institutionen för medicin och Geneva Center for Inflammation Research vid UNIGE Fakulteten för medicin, sa: "Det är därför den här molekylen ännu inte är tillgänglig som läkemedel. Att använda en nanopartikel som transportkärl skulle kringgå dessa brister genom att leverera läkemedlet direkt till makrofager för att bekämpa inflammatorisk överaktivering på den plats där den börjar."
De primära kriterierna som användes av forskarna när de testade olika porösa nanopartiklar inkluderar en minskning av toxicitet och doskrav, såväl som förmågan att släppa läkemedlet först efter att nanopartikeln kommit in i makrofagernas kärna.
Carole Bourquin, en professor vid UNIGE:s naturvetenskapliga fakulteter, som ledde detta arbete vid UNIGE, sa: ”Vi använde en in vitro-screeningsteknologi som vi utvecklade för några år sedan på mänskliga och musceller. Detta sparar tid och minskar behovet av att använda djurmodeller avsevärt. Således kommer endast de mest lovande partiklarna att testas på möss, vilket är en förutsättning för kliniska prövningar på människor.”
Bart Boersma, doktorand i Carole Bourquins laboratorium och första författare till denna studie, sa: "Tre mycket olika nanopartiklar med hög porositet undersöktes: en cyklodextrinbaserad nanopartikel, ett ämne som vanligtvis används i kosmetika eller industriella livsmedel, en porös magnesiumfosfatnanopartikel och slutligen en porös kiseldioxidnanopartikel. Den första var mindre tillfredsställande i cellupptagningsbeteende, medan den andra visade sig kontraproduktiv: den utlöste frisättningen av pro-inflammatoriska mediatorer, stimulerade den inflammatoriska reaktionen istället för att bekämpa den."
"Den porösa kiseldioxidnanopartikeln uppfyllde å andra sidan alla kriterier: den var helt biologiskt nedbrytbar, av rätt storlek för att sväljas av makrofager, och kunde absorbera läkemedlet i dess många porer utan att släppa det för tidigt. Den antiinflammatoriska effekten var anmärkningsvärd."
Forskare replikerade sedan sina tester genom att belägga nanopartiklarna med ett extra lipidlager, men utan större fördel än enbart kiselnanopartiklar.
Carole Bourquin sade, "Andra nanosvampar av kiseldioxid som utvecklats av det tysk-schweiziska teamet hade redan bevisat sin effektivitet vid transport av antitumörläkemedel. De bär på ett mycket annorlunda läkemedel som hämmar immunförsvar. "
"Mesoporös kiseldioxid avslöjar sig allt mer som en nanopartikel av val inom det farmaceutiska området, eftersom den är mycket effektiv, stabil och giftfri. Ändå kräver varje läkemedel en skräddarsydd bärare: formen, storleken, sammansättningen och destinationen för partiklarna måste omvärderas varje gång."
Tidskriftsreferens:
- Bart Boersma, karin Möller, et al. Hämning av IL-1β-frisättning från makrofager riktade med nekrosulfonamid-laddade porösa nanopartiklar. Journal of Controlled Release. DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.09.063
