atherosclerose, een ziekte waarbij plaque zich ophoopt in de slagaders, is een productieve en onzichtbare moordenaar, maar het kan spoedig zijn vermogen verliezen om zich in het lichaam te verbergen en schade aan te richten. Wetenschappers hebben nu een nanodeeltje ontwikkeld dat functioneel de eigen high-density lipoproteïne (HDL) van de natuur nabootst. Het nanodeeltje kan tegelijkertijd atherosclerotische plaques verlichten en behandelen die slagaders verstoppen. Therapie met deze benadering kan op een dag dodelijke hartaanvallen en beroertes helpen voorkomen.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 251e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS). ACS, 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging, houdt de vergadering hier tot en met donderdag.

"Andere onderzoekers hebben aangetoond dat als je HDL-componenten isoleert uit gedoneerd bloed, reconstitueer ze en injecteer ze in dieren, er lijkt een therapeutisch effect te zijn, " zegt Shanta Dhar, doctoraat "Echter, met donorbloed, er is kans op immunologische afstoting. Deze technologie heeft ook te maken met opschalingsuitdagingen. Onze motivatie was om immunogene factoren te vermijden door een synthetisch nanodeeltje te maken dat functioneel HDL kan nabootsen. Tegelijkertijd, we wilden een manier om de synthetische deeltjes te lokaliseren."

De huidige detectiestrategieën slagen er vaak niet in om gevaarlijke plaques te identificeren, die slagaders na verloop van tijd kunnen verstoppen of afbreken van slagaderwanden en de bloedstroom blokkeren, hartaanval of beroerte veroorzaken. Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) biedt een mogelijke benadering voor plaque visualisatie, maar vereist het gebruik van een contrastmiddel om de atherosclerotische plaques duidelijk te tonen. Maar het potentieel voor schadelijke immuunreacties bestaat nog steeds bij het gebruik van van donoren afgeleid HDL.

Naast beeldvorming, er is een therapeutisch aspect aan het gebruik van HDL. HDL staat algemeen bekend als "goed" cholesterol vanwege het vermogen om lipoproteïne met lage dichtheid aan te trekken, of "slechte" cholesterol, uit plaquettes. Dit proces krimpt de plaques, waardoor ze minder kans hebben om slagaders te verstoppen of uit elkaar te vallen.

Om gelijktijdig atherosclerose te identificeren en te behandelen zonder een immuunrespons op te wekken, Dhar en Bhabatosh Banik, doctoraat, een postdoctoraal onderzoeker in haar lab, creëerde een MRI-actieve HDL-nabootser. De onderzoekers, die aan de Universiteit van Georgia zijn, Athene, had eerder synthetische HDL-deeltjes gebouwd zonder contrastmiddel. Deze deeltjes verlaagden de niveaus van totaal cholesterol en triglyceriden bij muizen.

"De belangrijkste uitdaging dan, ontwierp het contrastmiddel, ", zegt Banik. "Het kostte tijd om de optimale lipofiliciteit en oplosbaarheid te bepalen." Het contrastmiddel, ijzeroxide, moet worden ingekapseld in de hydrofobe kern van het synthetische lipodeeltje om het helderst mogelijke signaal te leveren. Eventueel, de onderzoekers vonden de juiste chemische combinatie - ijzeroxide met een vette oppervlaktecoating - voor een optimale inkapseling van deeltjes. Ze hebben het contrastmiddel met succes gevisualiseerd met behulp van MRI in celstudies.

De onderzoekers passen hun synthetische nanodeeltjes toe om onderscheid te maken tussen onstabiele plaques en stationaire plaques. Om dit te doen, Dhar richtte de nieuwe MRI-actieve HDL-nabootsers op macrofagen, dat zijn witte bloedcellen die, samen met lipiden en cholesterol, atherosclerotische plaques vormen.

De onderzoekers richtten zich op macrofagen door de oppervlakken van de nanodeeltjes te versieren met een molecuul dat selectief bindt aan macrofagen. Het team merkte op dat de nanodeeltjes werden opgeslokt door deze witte bloedcellen. "Vervolgens, toen de macrofagen scheurden, wat een teken is van een onstabiele plaque, de cellen spugen de nanodeeltjes uit, waardoor het MRI-signaal op een detecteerbare manier verandert, ' zegt Banik.

Dhar zegt dat haar laboratorium nu MRI gebruikt om te bestuderen hoe goed de deeltjes oplichten en plaques bij dieren behandelen. en ze hoopt binnen twee jaar met klinische proeven te beginnen.