Een methode om gerichte medicijnen te activeren, of smartdrugs, alleen op de geselecteerde plaats van actie, een aanpak die het therapeutische effect van het medicijn verbetert en bijwerkingen minimaliseert, is ontwikkeld in een onderzoek onder leiding van de Georgia State University.

Smartdrugs, ontwikkeld om de leveringsproblemen van farmaceutische geneesmiddelen te verbeteren, zijn als geleide raketten met kernkoppen. Ze hebben een targetingmolecuul nodig om farmaceutische medicijnmoleculen naar de gewenste plaats van actie te leiden en een trigger om "de bom te laten vallen" of het medicijn vrij te geven of te activeren. In scheikundige termen, zulke smartdrugs zijn conjugaten, of koppelingen, tussen een targeting molecule en een drug molecule.

Voor het grootste gedeelte, de kwestie van het begeleiden en verrijken van dergelijke smartdrugs naar de gewenste plaats van actie is opgelost. Een voorbeeld is het gebruik van antilichaam-geneesmiddelconjugaten, een opkomende klasse van kankerbehandeling die zich richt op de afgifte van medicijnen aan kankercellen. Echter, de kwestie van wanneer en hoe de afgifte van geneesmiddelen kan worden geactiveerd, vooral bij een voldoende hoge concentratie, een uitdagende taak geweest.

Deze studie introduceert nieuwe chemie en een nieuw concept om "verrijking-getriggerde activering" van het medicijnmolecuul mogelijk te maken nadat het slimme medicijn op de gewenste plaats van actie is afgeleverd. De studie testte doxorubicine, een geneesmiddel tegen kanker, en koolmonoxide, een ontstekingsremmend middel, met behulp van deze leveringsmethode en vond de gerichte aanpak effectief behandelde ziekten zoals acute leverbeschadiging bij muizen en kanker in celkweek. De onderzoekers koppelden het actieve medicijn aan een targetingmolecuul en veroorzaakten vervolgens de afgifte van het medicijn op de gewenste plaats van actie. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie .

"Het algemene idee is dat we een targetingmolecuul hebben dat is geconjugeerd aan een nuttige lading (farmaceutisch medicijnmolecuul), en tussendoor, er is een schakel, " zei dr. Binghe Wang, Regents' Professor of Chemistry en directeur van het Center for Diagnostics &Therapeutics in Georgia State, een Georgia Research Alliance Eminent Scholar in Drug Discovery en een Georgia Cancer Coalition Distinguished Cancer Scholar. "Het hele doel hiervan is om de medicijnconcentratie op de plaats van actie te verrijken. Dit maakt een hogere concentratie van het medicijn op de plaats van actie mogelijk, maar minimaliseert de concentratie elders. Eigenlijk, het is bijna als een geleide raket.

"Wat we hebben ontwikkeld, is een benadering die door verrijking geactiveerde prodrug-activering wordt genoemd. De meeste andere chemische benaderingen zijn afhankelijk van een soort linker-chemie die niet specifiek genoeg is of er is een voortijdige afgifte in de algemene bloedsomloop. Wat we in wezen hebben, is een manier om vrijkomen zodra de concentratie van het geneesmiddel een bepaald niveau bereikt Stel dat u iemand heeft die prostaatkanker heeft Als de concentratie van het geneesmiddel in de prostaat honderd keer hoger kan zijn dan de concentratie in de bloedbaan, de kans is groot dat je waarschijnlijk alle kankercellen kunt doden zonder al deze bijwerkingen te veroorzaken."

In dit onderzoek, de onderzoekers gebruikten deze gerichte benadering van medicijnafgifte om koolmonoxide aan muizen toe te dienen en acute leverbeschadiging te behandelen. Ze zagen een zeer krachtig effect, misschien 10 tot 30 keer effectiever dan traditionele medicijnafgifte, zei Wang. Ze testten ook het kankermedicijn doxorubicine in celkweek.

Ze vonden het nodig om een ​​zeer stabiele linker te gebruiken om het beoogde molecuul en het actieve medicijn te verbinden, zodat de linker stabiel kan blijven terwijl deze in de bloedbaan circuleert. Ze moesten ook een mechanisme activeren om het medicijn op een gewenste plaats van actie af te geven.

"Het ontwerp van de linkerchemie was erg lastig, " zei Wang. "Er is veel moeite in gestoken. Wat we hebben is iets heel unieks in die zin dat we een aanpak hebben ontworpen die niet gebaseerd is op typische chemie. Wanneer de (drugs)concentratie een bepaald niveau bereikt, dan begint het automatisch heel snel vrij te geven."

Hoewel de gerichte benadering van medicijnafgifte van deze studie lijkt op die van antilichaam-geneesmiddelconjugaten, die zich richten op een antilichaam (een eiwit dat vreemde stoffen herkent) op het oppervlak van kankercellen, de huidige aanpak vereist geen antilichamen.

"Er zijn veel andere moleculen die je kunt gebruiken om verschillende soorten weefsels aan te vallen, zieke organen of plaatsen, ' zei Wang.

Deze benadering is ook niet beperkt tot het celoppervlak, zoals gebruikt bij de afgifte van geconjugeerde antilichamen, omdat kleine moleculen worden gebruikt voor het richten en afsplitsen van het geneesmiddel van het doelmolecuul.