Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago hebben een systeem ontwikkeld voor het nauwkeurig afleveren van ontstekingsremmende medicijnen aan uit de hand gelopen immuuncellen, terwijl ze hun goed opgevoede tegenhangers sparen. Hun bevindingen werden online gepubliceerd op 23 februari in Natuur Nanotechnologie .

Het systeem maakt gebruik van nanodeeltjes gemaakt van kleine stukjes eiwit die zijn ontworpen om te binden aan unieke receptoren die alleen op neutrofielen worden aangetroffen, een type immuuncel die betrokken is bij schadelijke acute en chronische ontstekingsreacties.

Bij een normale immuunrespons neutrofielen die in het bloed circuleren, reageren op signalen die worden afgegeven door beschadigde of beschadigde bloedvaten en beginnen zich op te hopen bij de verwonding, waar ze bacteriën of resten van beschadigd weefsel overspoelen die een infectie kunnen veroorzaken. Bij chronische ontstekingen neutrofielen kunnen zich ophopen op de plaats van verwonding, aan de bloedvatwanden en aan elkaar kleven en bijdragen aan weefselbeschadiging.

Adhesie van neutrofielen aan bloedvatwanden is een belangrijke factor bij acuut longletsel, waar het de uitwisseling van gassen tussen de longen en het bloed kan belemmeren, leiden tot ernstige ademhalingsproblemen. Indien onbehandeld, de ziekte heeft een sterftecijfer van 50 procent op intensive care-afdelingen.

Corticosteroïden en niet-steroïde anti-inflammatoire geneesmiddelen die worden gebruikt om ontstekingsziekten te behandelen, zijn "botte instrumenten die het hele lichaam aantasten en een aantal significante bijwerkingen hebben, " zegt Asrar B. Malik, de Schweppe Family Distinguished Professor en hoofd farmacologie aan het UIC College of Medicine, wie is de hoofdauteur van het artikel.

Neutrofielen die vastzitten aan bloedvaten of samengeklonterd zijn, hebben unieke receptoren op hun oppervlak die circulerende neutrofielen missen. Malik en zijn collega's ontwierpen een nanodeeltje om hiervan te profiteren door het in te bedden met een ontstekingsremmend medicijn. De nanodeeltjes binden aan de receptoren, en de neutrofielen internaliseren het nanodeeltje. Eenmaal binnen, het ontstekingsremmende medicijn werkt om de neutrofiel te "uitpakken" en het opnieuw in de bloedbaan te laten komen.

"Het nanodeeltje lijkt erg op een paard van Troje, Malik zei. "Het bindt zich aan een receptor die alleen op deze geactiveerde, kleverige neutrofielen, en de cel verzwelgt automatisch alles wat daar bindt. Omdat circulerende neutrofielen deze receptoren missen, het systeem is ongelooflijk nauwkeurig en richt zich alleen op die immuuncellen die actief bijdragen aan ontstekingsziekten."

Malik, samen met onderzoeksassistent-professor Zhenjia Wang en assistent-professor Jaehyung Cho, gebruikte intra-vitale microscopie om nanodeeltjes in realtime te volgen bij muizen met geïnduceerde vasculaire ontsteking. De nanodeeltjes werden gelabeld met een fluorescerende kleurstof, en kon worden gezien als binding aan en binnendringen van neutrofielen die samen geclusterd waren op de binnenwanden van haarvaten, maar bindt niet aan vrij circulerende neutrofielen. Als de onderzoekers een medicijn met de naam piceatannol aanhingen, die de cel-celadhesie verstoort, naar de nanodeeltjes, ze zagen dat clusters van neutrofielen die de deeltjes oppikten, losmaakten van elkaar en van de bloedvatwand. De cellen waren in feite geneutraliseerd en konden niet langer bijdragen aan ontstekingen op de plaats van een verwonding.

De bevindingen, Malik zei, "aantonen dat nanodeeltjes kunnen worden gebruikt om medicijnen op een zeer gerichte, specifieke mode voor geactiveerde immuuncellen en zou kunnen worden ontworpen om een ​​breed scala aan ontstekingsziekten te behandelen."