(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology en Emory University hebben een nieuwe benadering ontwikkeld voor het afleveren van kleine stukjes genetisch materiaal in het lichaam om de behandeling van inflammatoire darmziekten te verbeteren. Het afleveren van korte strengen RNA in cellen is een populair onderzoeksgebied geworden vanwege de potentiële therapeutische toepassingen, maar hoe ze in gerichte cellen in een levend organisme kunnen worden afgeleverd, was een obstakel.

In de online-editie van het tijdschrift van 10 oktober natuur materialen, onderzoekers beschrijven hoe ze korte stukjes RNA inkapselden in gemanipuleerde deeltjes die thioketal-nanodeeltjes worden genoemd en het genetische materiaal oraal rechtstreeks aan de ontstoken darmen van dieren afleverden. Het onderzoek werd gesponsord door de National Science Foundation en de National Institutes of Health.

"De thioketal-nanodeeltjes die we hebben ontworpen, zijn stabiel in zowel zuren als basen en breken alleen open om de stukjes RNA vrij te maken in de aanwezigheid van reactieve zuurstofsoorten, die worden aangetroffen in en rond ontstoken weefsel in het maagdarmkanaal van personen met inflammatoire darmaandoeningen, " zei Niren Murthy, een universitair hoofddocent bij de Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering aan Georgia Tech en Emory University.

Dit werk werd gedaan in samenwerking met professor Shanthi Sitaraman van de Emory University Division of Digestive Diseases, universitair hoofddocent Didier Merlin en postdoctoraal fellow Guillaume Dalmasso.

De thioketal-nanodeeltjes beschermen de kleine interfererende RNA's (siRNA's) tegen de ruwe omgeving van het maagdarmkanaal en richten ze rechtstreeks op de ontstoken darmweefsels. Deze gelokaliseerde aanpak is noodzakelijk omdat siRNA's grote bijwerkingen kunnen veroorzaken als ze systemisch worden geïnjecteerd.

In de krant, de thioketal nanodeeltjes werden geformuleerd uit een nieuw polymeer -- poly-(1, 4-fenyleenaceton dimethyleen thioketal) (PPADT) -- en ontworpen om een ​​diameter van ongeveer 600 nanometer te hebben voor optimale orale toediening.

Voor hun experimenten, de onderzoekers gebruikten een muismodel van colitis ulcerosa - een slopende inflammatoire darmziekte waarbij het spijsverteringskanaal ontstoken raakt, ernstige diarree en buikpijn veroorzaken die tot levensbedreigende complicaties kunnen leiden.

De onderzoekers dienden oraal thioketal-nanodeeltjes toe die geladen zijn met siRNA dat een ontstekingsbevorderende cytokine remt die tumornecrosefactor - alfa (TNF-α) wordt genoemd. De nanodeeltjes reisden rechtstreeks naar de dikke darm van de muis waar in overmaat reactieve zuurstofsoorten werden geproduceerd en de cytokineproductie daar verlaagden.

Weefselmonsters van de dikke darm behandeld met siRNA afgeleverd door deze thioketal nanodeeltjes vertoonden intacte epitheliums, goed gedefinieerde vingerachtige "crypt"-structuren en lagere niveaus van ontsteking - tekenen dat de dikke darm werd beschermd tegen colitis ulcerosa.

"Aangezien colitis ulcerosa beperkt is tot de dikke darm, deze resultaten bevestigen dat de siRNA-geladen thioketal-nanodeeltjes stabiel blijven in niet-ontstoken gebieden van het maagdarmkanaal, terwijl ze siRNA richten op ontstoken darmweefsels, ", legde hoofdauteur Scott Wilson uit, een afgestudeerde student aan de Georgia Tech School of Chemical &Biomolecular Engineering.

Het artikel toonde aan dat thioketal-nanodeeltjes de chemische en fysische eigenschappen hebben die nodig zijn om de obstakels van gastro-intestinale vloeistoffen te overwinnen, darmslijmvlies en cellulaire barrières om ontstoken darmweefsel te behandelen, hij voegde toe.

De onderzoekers werken momenteel aan het verhogen van de afbraaksnelheid van de nanodeeltjes en het verbeteren van hun reactiviteit met reactieve zuurstofsoorten. Het team is ook van plan om een ​​biodistributiestudie uit te voeren om te beschrijven hoe de nanodeeltjes door het lichaam reizen.

"Polymeertoxiciteit is iets dat we verder moeten onderzoeken, maar tijdens deze studie ontdekten we dat thioketaal nanodeeltjes geladen met siRNA een celtoxiciteitsprofiel hebben dat vergelijkbaar is met nanodeeltjes geformuleerd uit het door de FDA goedgekeurde materiaal poly(melkzuur-co-glycolzuur) (PLGA), ’ voegde Murthy eraan toe.

In de toekomst, thioketal nanodeeltjes kunnen een belangrijke speler worden bij de behandeling van talrijke gastro-intestinale ziekten die verband houden met darmontsteking, waaronder gastro-intestinale kankers, inflammatoire darmziekten en virale infecties, volgens Murthy.