Onderzoekers van MIT en Brigham and Women's Hospital hebben nanodeeltjes ontwikkeld die medicijnen tegen obesitas rechtstreeks in vetweefsel kunnen afleveren. Muizen met overgewicht die met deze nanodeeltjes werden behandeld, verloren in 25 dagen 10 procent van hun lichaamsgewicht, zonder enige negatieve bijwerkingen te vertonen.

De medicijnen werken door het transformeren van wit vetweefsel, die is gemaakt van vetopslagcellen, in bruin vetweefsel, die vet verbrandt. De medicijnen stimuleren ook de groei van nieuwe bloedvaten in vetweefsel, die de targeting van nanodeeltjes positief versterkt en helpt bij de wit-naar-bruine transformatie.

Deze medicijnen, die niet door de FDA zijn goedgekeurd voor de behandeling van obesitas, zijn niet nieuw, maar het onderzoeksteam ontwikkelde een nieuwe manier om ze af te leveren, zodat ze zich ophopen in vetweefsel, helpt ongewenste bijwerkingen in andere delen van het lichaam te voorkomen.

"Het voordeel hier is dat je nu een manier hebt om het op een bepaald gebied te richten en het lichaam geen systemische effecten te geven. Je kunt de positieve effecten krijgen die je zou willen in termen van anti-obesitas, maar niet de negatieve die soms voorkomen, " zegt Robert Langer, de David H. Koch Institute Professor aan het MIT en een lid van het Koch Institute for Integrative Cancer Research van het MIT.

Langer en Omid Farokhzad, directeur van het Laboratorium voor Nanogeneeskunde en Biomaterialen in Brigham and Women's Hospital, zijn de senior auteurs van de studie, die verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences de week van 2 mei. De hoofdauteurs van de paper zijn voormalig MIT-postdoc Yuan Xue en voormalig BWH-postdoc Xiaoyang Xu.

gericht op vet

Langer en zijn collega's hebben eerder aangetoond dat het bevorderen van de groei van nieuwe bloedvaten, een proces dat bekend staat als angiogenese, kan helpen bij het transformeren van vetweefsel en leiden tot gewichtsverlies bij muizen. Echter, geneesmiddelen die angiogenese bevorderen, kunnen schadelijk zijn voor de rest van het lichaam.

Om dat te proberen te boven te komen, Langer en Farokhzad wendden zich tot de toedieningsstrategie van nanodeeltjes die ze de afgelopen jaren hebben ontwikkeld om kanker en andere ziekten te behandelen. Door deze deeltjes op de ziekteplaats te richten, ze kunnen een krachtige dosis afgeven terwijl de accumulatie van het medicijn in andere gebieden wordt geminimaliseerd.

De onderzoekers ontwierpen de deeltjes om de medicijnen in hun hydrofobe kernen te dragen, gebonden aan een polymeer dat bekend staat als PLGA, die wordt gebruikt in veel andere deeltjes voor medicijnafgifte en medische apparaten. Ze verpakten twee verschillende medicijnen in de deeltjes:rosiglitazon, die is goedgekeurd voor de behandeling van diabetes, maar niet veel wordt gebruikt vanwege nadelige bijwerkingen, en een analoog van prostaglandine (een soort menselijk hormoon). Beide geneesmiddelen activeren een cellulaire receptor die bekend staat als PPAR, die angiogenese en vettransformatie stimuleert.

De buitenste schil van de nanodeeltjes bestaat uit een ander polymeer, PIN, ingebed met doelgerichte moleculen die de deeltjes naar de juiste bestemming leiden. Deze targeting-moleculen binden aan eiwitten die worden aangetroffen in de bekleding van de bloedvaten die vetweefsel omringen.

De onderzoekers testten de deeltjes bij muizen die zwaarlijvig waren geworden na een vetrijk dieet. De muizen verloren ongeveer 10 procent van hun lichaamsgewicht, en hun niveaus van cholesterol en triglyceriden (moleculen die het hoofdbestanddeel van lichaamsvet bij mensen zijn) daalden ook. De muizen werden ook gevoeliger voor insuline. (Obesitas leidt vaak tot insulineongevoeligheid, wat een risicofactor is voor diabetes type 2).

De muizen vertoonden geen bijwerkingen van de behandeling, die 25 dagen lang om de andere dag werd afgeleverd.

Leveringsuitdagingen

Met het huidige systeem de deeltjes worden intraveneus geïnjecteerd, die deze benadering geschikt zouden kunnen maken voor patiënten met morbide obesitas die een aanzienlijk risico lopen op aan obesitas gerelateerde ziekten, zegt Farokhzad.

"Om breder toepasbaar te zijn voor de behandeling van obesitas, we moeten eenvoudigere manieren bedenken om deze gerichte nanodeeltjes toe te dienen, zoals mondeling, " hij zegt.

De uitdaging om nanodeeltjes oraal af te leveren, is dat het moeilijk voor hen is om de bekleding van de darmen binnen te dringen. In een eerdere studie, echter, Langer en Farokhzad ontwikkelden een nanodeeltje gecoat met antilichamen die binden aan receptoren op oppervlakken van cellen die de darm bekleden, waardoor de nanodeeltjes door het spijsverteringskanaal kunnen worden opgenomen. Recenter, Farokhzad en collega's hebben een ander oraal afgeleverd nanodeeltje ontwikkeld dat transferrine gebruikt, een eiwit dat betrokken is bij het transport van ijzer in het lichaam, om actief transport van nanodeeltjes door de darm te vergemakkelijken.

De onderzoekers hopen ook meer specifieke vetweefseldoelen te vinden voor de nanodeeltjes, die de kans op bijwerkingen verder zou kunnen verminderen, en ze kunnen ook onderzoek doen naar het gebruik van andere geneesmiddelen met een lagere toxiciteit.

"Dit is een proof-of-concept-benadering voor het selectief richten op het witte vetweefsel en het 'bruinen' om het lichaam in staat te stellen vet te verbranden. De technologie zou dan kunnen worden gebruikt met andere medicijnmoleculen die mogelijk worden ontwikkeld of andere doelen die mogelijk komen omhoog, ' zegt Farokhzad.

Het onderzoek werd gefinancierd door de National Institutes of Health en een Koch-Prostate Cancer Foundation Award in Nanotherapeutics.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.