Onderzoekers van de School of Medicine hebben een nieuwe formule ontwikkeld voor het afleveren van het therapeutische peptide apelin aan hartweefsel. Het bezorgsysteem, wat de stabiliteit van het peptide dramatisch verhoogt, veelbelovend voor de behandeling van hartziekten bij mensen, aldus de onderzoekers.

Muizen met geïnduceerde cardiale hypertrofie en hartfalen die apelin kregen via het nieuwe toedieningssysteem vertoonden een significante verbetering, zei Jayakumar Rajadas, doctoraat, oprichter en directeur van het Biomaterials and Advanced Drug Delivery Laboratory van de school.

Een paper met een beschrijving van de bevindingen werd online gepubliceerd op 13 oktober in Biomaterialen .

"Dit is een zeer belangrijke ontwikkeling op het gebied van cardiovasculaire therapieën, " zei Rajadas, een senior auteur van het papier, die tevens adjunct-directeur is van de afdeling cardiovasculaire farmacologie van het Stanford Cardiovascular Institute. De hoofdauteur is postdoctoraal wetenschapper Vahid Serpooshan, MD, doctoraat.

De hartaandoening die bekend staat als hypertrofie, die vaak wordt toegeschreven aan plotselinge dood bij atleten, is over het algemeen een erfelijke ziekte die wordt veroorzaakt door hartstress als gevolg van extreme inspanning, hypertensie, klepdefect of ventriculair infarct.

Korte plasmahalfwaardetijd van apelin

G-eiwit-gekoppelde receptoren op het oppervlak van hartweefsel fungeren als stresssensoren. Ze binden met het apelin-peptide in een proces dat cruciaal is voor het voorkomen van hartdisfunctie. Wanneer het hart wordt overbelast door verschillende stressoren, het lichaam produceert meer apelin voor dit proces. Hoewel het onduidelijk is waarom, patiënten met hypertrofie hebben lage niveaus van apelin, die verder worden opgebruikt met extra stressoren, zoals hypertensie.

In een behandelmodel vergelijkbaar met het geven van insuline aan diabetespatiënten, artsen hebben geprobeerd deze hartaandoeningen te behandelen met doses apelin. Het therapeutische middel wordt intraveneus toegediend aan het cardiovasculaire weefsel, maar vanwege de korte halfwaardetijd - het medicijn wordt snel uit het bloedplasma geëlimineerd - is het succes van deze behandeling beperkt.

"Deze aanpak bleek een uitdaging te zijn, aangezien apelin een zeer korte halfwaardetijd van ongeveer acht minuten in het bloed heeft en dus een beperkte biologische beschikbaarheid, ' zei Rajadas.

Rajada's, een expert op het gebied van nanotechnologie - de engineering van functionele systemen op moleculaire schaal om "nanostructuren" te creëren - zag een potentieel voor het verbeteren van het afgiftesysteem van het peptide aan het hartweefsel. Nanotechnologie is de afgelopen 10 jaar gebruikt om therapeutische middelen in het lichaam te stabiliseren en ze op specifieke weefsels te richten, hij zei. In dit geval, het idee was om de snel afbrekende apelin-peptiden te beschermen met grote, stabiele moleculen tijdens hun transport naar het doelweefsel.

Het paard van Troje

Het onderzoeksteam ontwikkelde een nieuwe techniek om de stabiliteit van de fragiele apelin-peptiden te vergroten door ze te beschermen met een lipidelaag die Rajadas de "Trojaanse paard" -methode van levering noemt. De liposoom "nanodragers" kapselen de apelin in en sluipen het door het bloed naar het hartweefsel.

De resulterende apelin "nanokogels, " zoals de onderzoekers ze noemen, werden vervolgens via het bloedsysteem afgeleverd aan het cardiovasculaire weefsel van muizen met geïnduceerde hypertrofische hartaandoeningen. De theorie was dat de apelin niet zou worden vrijgegeven totdat het zich in de buurt van het hartweefsel bevond.

Toen onderzoekers het nanodeeltjespreparaat in 14 dagen in twee schoten aan de muizen afleverden, de dieren vertoonden een dramatisch herstel vergeleken met die in de controlegroep, die alleen zoutoplossing of behandeling met onbedekte apelin kregen, zei Rajadas.

"Apelin in deze vorm zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt als behandeling voor mensen, toegediend als een injectie in plaats van intraveneus zoals in het verleden, " zei Rajadas. "Het idee is dat regelmatige maandelijkse of tweemaandelijkse opnamen symptomen kunnen lessen."