Bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen Iets uit de natuur halen en het aanpassen is al jaren een succesvolle tactiek die door medicinale chemici wordt toegepast. Nutsvoorzieningen, met behulp van nanotechnologie, onderzoekers veranderen eens weggegooide kandidaat-geneesmiddelen in bruikbare medicijnen.

Naar schatting 40% van de klinisch goedgekeurde geneesmiddelen valt in de categorie waarin ofwel de natuurlijke verbinding zelf of een aangepaste versie het goedgekeurde geneesmiddel is. Deze omvatten statines (die worden aangetroffen in bacteriële afscheidingen) die worden gebruikt om cholesterol te verlagen, kinines (te vinden in kinabomen) als anti-malariamiddelen en paclitaxel (te vinden in taxusbomen) als medicijn tegen kanker.

Veel van deze natuurlijke producten zijn gifstoffen die door planten of dieren worden geproduceerd als een vorm van verdediging. En schorpioenengif wint aan belang als bron van nieuwe medicijnen. Het bevat een mengsel van biologische chemicaliën, peptiden genaamd, waarvan bekend is dat ze celdood veroorzaken door poriën in biologische membranen te vormen. Celdood kan nuttig zijn als we ons kunnen richten, zeggen, tumorcellen om zichzelf te vernietigen.

Deze toxines kunnen zeer krachtige effecten hebben. Bijvoorbeeld, een bepaald klein peptide, bekend als TsAP-1, geïsoleerd van de Braziliaanse gele schorpioen ( Tityus serrulatus ), heeft zowel antimicrobiële als antikanker eigenschappen.

Echter, het benutten van dit soort kracht voor klinisch welzijn was tot nu toe een uitdaging omdat deze toxines zowel tumoren als gezonde cellen doden. Een methode om dergelijke toxiciteit te beheersen, is door nanotechnologie te gebruiken om speciaal gemaakte voertuigen voor medicijnafgifte te bouwen. Indien succesvol, het giftige medicijn wordt vrijgegeven om alleen ongewenste weefsels in een lichaam te doden.

Een dergelijke poging is gedaan door Dipanjan Pan aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champagne. In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Chemical Communications, wetenschappers beweren bolvormige capsules te hebben gemaakt om het schorpioengif-toxine TsAP-1 te vangen. Dit ingekapselde toxine, genaamd NanoVenin, verhoogt de effectiviteit van medicijnen bij het doden van borstkankercellen met tien keer.

Dit is om twee redenen een interessante ontwikkeling. Ten eerste, het giftoxine in zijn natuurlijke vorm kon niet worden gebruikt vanwege het gebrek aan specificiteit en, ten tweede, de opname van het giftoxine in het nanodeeltje veroorzaakte een grote toename van de potentie van het medicijn, waardoor het meer klinisch bruikbaar is.

Deze vorm van het medicijn werkt op borstkankercellen, maar het is nog niet ziektespecifiek. Onderzoekers kunnen de buitenste schil wijzigen door, bijvoorbeeld, het vastmaken van eiwitten die het selectief kunnen maken voor bepaalde soorten kanker. Het kan ook mogelijk zijn om het nanodeeltje in een biologisch afbreekbare laag te coaten om de toxiciteit op te vangen totdat het het zieke gebied bereikt, waar de laag degradeert om het toxine te onthullen.

Een dergelijke nauwkeurige levering kan werken op een "slot-en-sleutelsysteem" van zeer nauwkeurige biologische structuren. Bijvoorbeeld, verschillende soorten kankercellen hebben karakteristieke afscheidingen of buitenste eiwitten - de biologisch afbreekbare laag van het medicijn kan worden gebouwd om deze specifieke afscheidingen of eiwitten te herkennen en vervolgens het afbraakproces te activeren, waardoor een nauwkeurige afgifte van het medicijn mogelijk is.

Vaak zijn effectieve medicijnen ontdekt, maar niet op de markt gebracht vanwege leveringsproblemen. Maar de nieuwste ontwikkelingen in nanotechnologie illustreren hoe eens afgedankte medicijnen afkomstig van natuurlijke verbindingen van de plank kunnen worden gehaald om ziekten te bestrijden.

Dit verhaal is gepubliceerd met dank aan The Conversation (onder Creative Commons-Attribution/No derivaten).