Voordat nieuwe nanodeeltjes of andere nanomedicijnen in het menselijk lichaam kunnen worden geïnjecteerd, in het laboratorium moet een hele reeks tests worden uitgevoerd, dan in levende cellen, en uiteindelijk op mensen. Maar vaak lijken de in vitro verkregen resultaten niet op wat er werkelijk in het dierlijk of menselijk lichaam gebeurt. Dus, de onderzoekers heroverwogen de basis van de in vitro experimentele opzet.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Klein , EPFL-onderzoekers leggen uit hoe dergelijke problemen kunnen worden vermeden door conventionele statische in-vitrotests te vervangen door dynamische tests die complexe levensomstandigheden benaderen - vergelijkbaar met die in het bloed- en lymfestelsel van het lichaam.

De onderzoekers waren in staat om de variërende omstandigheden in het echte lichaam in een laboratorium te "repliceren", en test het gedrag van nanodeeltjes in verschillende bloed- en lymfestromen. Ze reproduceerden ook het "reinigende" effect van nanodeeltjes, die door de lymfeklieren gaan, door de lymfe van ze te "wassen" en ze opnieuw in het bloedserum te injecteren.

"De huidige incubatieomstandigheden zijn statisch, " zegt Marijana Mionic Ebersold, een voormalig postdoc bij EPFL, hoofdauteur van de studie in het kader van een Nano-Tera-project en momenteel werkzaam als wetenschappelijk medewerker in het Universitair Ziekenhuis van Lausanne (CHUV). "Nanodeeltjes of medicijnen die moeten worden getest, worden zorgvuldig toegevoegd aan de typisch statische vloeistoffen en cellen, en dan is er een wachttijd in statische omstandigheden voordat de interactie en de effecten bijvoorbeeld onder de microscoop kunnen worden bestudeerd", zij voegt toe. "In het menselijk lichaam vloeistoffen en cellen blijven nooit mooi statisch. Het is een uiterst dynamische en complexe omgeving. De conventionele statische in vitro methoden laten daarom geen vertaling toe van resultaten van in vitro naar in vivo testen."

Het reproduceren van de aandoeningen in bloed- en lymfestelsels

Voor hun studie de onderzoekers gebruikten het eiwit corona als parameter die deze in vitro/in vivo discrepantie weerspiegelt. De eiwitcorona vormt zich rond nanodeeltjes wanneer ze in contact komen met een biologische omgeving. De aanwezigheid ervan beïnvloedt het gedrag van nanodeeltjes in het lichaam door hun chemische eigenschappen te veranderen, bestemming, en hun interacties met andere cellen.

De eiwitcorona wordt beïnvloed door zowel de stroming als het type vloeistof, d.w.z. bloed of lymfe, zoals de studie laat zien. "Verrassend genoeg, de invloed van lymfe op de eiwitcorona en het lot van nanodeeltjes is tot nu toe volledig verwaarloosd - hoewel subcutaan geïnjecteerde nanomedicijnen onmiddellijk in contact komen met de lymfe van de patiënt", zegt Mioni? Ebersold.

Uit het onderzoek bleek dat een verandering in zowel de stroming als de vloeistoffen een uiterst belangrijke factor is als het gaat om de vorming van de eiwitcorona. Bijvoorbeeld, de stroomomstandigheden zouden veranderen en de eiwitcorona zou anders zijn bij een patiënt met andere bloeddrukproblemen dan bij een gezond persoon. Nanodeeltjes kunnen zich dus heel anders en bij verschillende patiënten gedragen en verschillende effecten op hen hebben.

Dynamische tests zouden daarom uitermate nuttig zijn om de vorming van de eiwitcorona in verschillende in vitro-omgevingen te observeren om te voorspellen hoe de nanodeeltjes zich uiteindelijk in vivo zullen gedragen. "Als in vivo resultaten anders zijn dan in vitro resultaten, wetenschappers hebben de neiging om te zeggen dat ze hun nanomedicijn in het verkeerde diermodel hebben getest of dat de chemicaliën niet precies hetzelfde waren enz., "zegt Mioni? Ebersold. "We denken dat het probleem veel eerder begint, met de in vitro tests die worden uitgevoerd aan het begin van translationele nanogeneeskunde:hun statische ontwerp is wat vaak de oorzaak is van de discrepanties met de latere in vivo tests."