Jena-wetenschappers zijn erin geslaagd zeer specifieke nanodeeltjes te produceren. Afhankelijk van de gebonden kleurstof worden de deeltjes naar de lever of naar de nieren geleid en leveren ze hun nuttige lading actieve ingrediënten rechtstreeks aan het beoogde weefsel. Bovendien, de kleurstoffen maken het volgen van de transportprocessen mogelijk door intravitale microscopie of, op een niet-invasieve manier, door multispectrale opto-akoestische tomografie. De door siRNA geïnduceerde verlaging van de cholesterolproductie diende als proof-of-principle voor de ontwikkelde methode. De wetenschappers rapporteren hun data in de nieuwe editie van het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie .

Ze zijn een van de grote hoop voor doelgerichte behandelmethoden:de zogenaamde kleine interfererende RNA-moleculen, siRNA. Deze kunnen specifieke genen dempen, door te voorkomen dat ze eiwitten produceren die erop worden gecodeerd. Om dit te bereiken, het siRNA moet specifiek in de beoogde cellen worden afgeleverd om alleen daar en nergens anders te werken. Bovendien, het siRNA mag niet zomaar worden uitgescheiden of, nog erger, gezond weefsel beschadigen. Dit is wat het hanteren van siRNA extreem moeilijk maakt. Artsen en chemici uit Jena, München (beide Duitsland) en de VS zijn er nu in geslaagd om nanotransporters voor dit genetische materiaal te produceren die in staat zijn om specifiek en efficiënt geselecteerde celtypes te targeten en hun actieve lading daar vrij te geven.

Fluorescerende kleurstoffen zijn zowel adreslabels als trackingnummers in één

De op polymeren gebaseerde deeltjes zijn gemarkeerd met nabij-infrarood fluorescerende kleurstoffen en beladen met siRNA. De kleurstoffen werken als adreslabels en volgnummers voor de deeltjes in één. “Afhankelijk van de chemische structuur van de kleurstof worden de deeltjes ofwel via het nierweefsel ofwel via levercellen uit het bloed gefilterd. ", zegt intensive care-arts prof. dr. Michael Bauer. Zijn onderzoeksteam in het Jena University Hospital Center for Sepsis Control and Care (CSCC), die wordt ondersteund door het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek, kon ook aantonen dat de kleurstof specifiek wordt geabsorbeerd door een specifieke cellulaire transporter van de leverepitheelcellen en in de cellen wordt opgenomen.

Toolbox voor nanogeneeskunde

Op deze manier komt de siRNA-lading uitsluitend vrij in de doelcellen. De specifiek gefunctionaliseerde nanocontainers zijn ontworpen en geproduceerd in de laboratoria van het Jena Center for Soft Matter (JCSM) van de Friedrich Schiller University in Jena. "Deze methode kan worden beschouwd als een soort gereedschapskist voor een veelvoud aan verschillende siRNA-nanotransporters die kunnen zorgen voor de gerichte, uitschakeling' van specifieke eiwitbiosynthese in verschillende celtypes, " de directeur van de JCSM, Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, staten. Met de mogelijkheid om de niet-gekoppelde kleurstoffen vooraf te testen en genen die geassocieerd zijn met ziekten uit te schakelen, het principe biedt nieuwe benaderingen voor een gepersonaliseerde therapie van verschillende ziekten. In de nieuw opgerichte SmartDyeLivery GmbH, de Jena-wetenschappers willen de technologie verder ontwikkelen om deze in de klinische omgeving in de praktijk te brengen, vooral in gevallen van acute septische infecties.

De nanomedicine-onderzoekers van Jena leggen in hun onderzoek het werkingsprincipe van hun gereedschapskist uit aan de hand van het voorbeeld van cholesterolproductie. Ze laadden de nanodeeltjes met gerichte kleurstoffen die waren vastgemaakt met siRNA-moleculen. De siRNA-moleculen interfereerden met de cholesterolproductie in hepatocyten, wat resulteerde in een duidelijke verlaging van het cholesterolgehalte in het bloed van proefdieren. De studie is nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift " Natuurcommunicatie ."