Nanodeeltjes die medicijnen naar een specifiek deel van het menselijk lichaam transporteren, worden meestal voortijdig afgebroken in de lever. Jeroen Bussmann van de Universiteit Leiden heeft een nieuwe methode ontdekt om dit te voorkomen. publicatie in ACS Nano .

Bij nanotherapie, deeltjes met afmetingen tussen een nanometer en een micrometer worden gebruikt om medicijnen op specifieke plaatsen in het lichaam af te leveren, bijvoorbeeld om tumoren te vernietigen met veel minder bijwerkingen dan traditionele chemotherapie. Een terugkerend probleem bij de ontwikkeling van nanotherapie is dat de lever de nanodeeltjes vaak voortijdig afbreekt. Bijgevolg, de deeltjes bereiken slechts zelden hun beoogde bestemming. Daten, onderzoekers dachten dat dit het werk was van opruimcellen - de zogenaamde Kupffer-cellen - in de lever.

Cellen van bloedvatwanden

In gezamenlijk onderzoek uitgevoerd met het Hubrecht Institute en de Universiteit van Basel, Jeroen Bussmann, chemisch bioloog aan de Universiteit Leiden, ontdekte dat cellen in de bloedvatwanden van de lever (endotheelcellen) daarbij vaak een veel grotere rol spelen dan eerder werd gedacht. Eiwitten op het oppervlak van deze cellen herkennen de nanodeeltjes en elimineren ze. Door deze eiwitten te blokkeren, herkennen de endotheelcellen de nanodeeltjes niet meer, die dan langer in het bloed blijven. Dit is cruciaal als medicijnen hun beoogde doelen in het lichaam moeten bereiken.

Nanodeeltjes volgen

Bussmann gebruikte zebravislarven voor zijn onderzoek. "Het voordeel van het gebruik van deze larven is dat ze transparant zijn, zodat we de nanodeeltjes kunnen volgen met een microscoop in de bloedvaten, " legt hij uit. Bussmann blokkeerde de endotheelcellen door de zebravislarven een speciaal polymeer te geven (een lange, onderling verbonden molecuul). "Als dit polymeer zich bindt aan de eiwitten op de endotheelcellen, ze herkennen de nanodeeltjes niet meer, " hij legt uit.

De andere opruimcellen in de lever (Kupffer-cellen) herkennen vooral deeltjes groter dan 100 nanometer. Het idee was dat door het gebruik van kleinere nanodeeltjes in combinatie met het speciale polymeer, geen enkele cel in de lever zou nog de verwijdering van de nanodeeltjes kunnen veroorzaken. Dit werkte:op deze manier toegediende deeltjes blijven in de bloedbaan zonder afgebroken te worden.

Bloedvatcellen slikken nanodeeltjes op

Het moment waarop Bussmann er zeker van was dat de endotheelcellen de nanodeeltjes daadwerkelijk hadden opgenomen, was toen hij nanodeeltjes met een giftige stof toediende aan de vislarven:deze stof werkt alleen in cellen en niet daarbuiten. Dus, toen alleen de endotheelcellen stierven, hij wist dat dit kwam omdat ze de nanodeeltjes hadden ingeslikt.

Met behulp van de zebravislarven, Bussmann ontdekte ook precies welk eiwit in de endotheelcellen zich aan de deeltjes bindt, namelijk Stabilin-2. Het verwijderen van het gen voor Stabilin-2 resulteerde ook in een veel lagere afbraak van de nanodeeltjes. Bussmann wil nu een molecuul ontwikkelen dat specifiek bindt aan Stabilin-2. Het zal dan mogelijk zijn om de afbraakfunctie van de cellen zeer specifiek te remmen, zonder dat de lever een deel van zijn natuurlijke functie verliest.

Medicijnen afleveren aan cellen

Ook wil Bussmann onderzoeken hoe het eiwit zich precies aan de deeltjes bindt en hoe de endotheelcellen ze vervolgens opnemen. "We willen elke stap in het proces begrijpen, zodat we uiteindelijk nanodeeltjes kunnen produceren die medicijnen niet alleen aan de lever kunnen leveren, maar aan elk type cel in het lichaam."

Het artikel is gepubliceerd in ACS Nano .