Wetenschap
Onderzoek naar chimere nanobody's lijkt de toediening van chemotherapiemedicijnen te verbeteren
Het vinden van de beste methode om chemotherapeutische medicijnen aan tumorcellen toe te dienen kan lastig zijn. Idealiter richten de behandelingen zich op tumorcellen, terwijl gezonde cellen met rust worden gelaten.
Immunoliposomen zouden het antwoord kunnen zijn. Ze kunnen efficiënt binden aan antigenen op tumorceloppervlakken via hun oppervlaktegerichte liganden, waardoor tumorcellen voldoende tijd krijgen om het 'gif' op te nemen. De voordelen van immunoliposomen bij de behandeling van kanker zijn de afgelopen veertig jaar uitgebreid gedocumenteerd. Immunoliposomale geneesmiddelen zijn echter nog niet op de markt gekomen, hoewel ze al sinds 1981 in laboratoria zijn aangetoond.
Waarom? Een belangrijke barrière is het ontbreken van een grootschalige, goedkope, maar toch haalbare productietechniek. Het enten van gerichte liganden op gewone liposomen om immunoliposomen te vormen omvat ongeveer zes stappen en kan tot potentiële problemen leiden.
Yuan Wan, universitair hoofddocent aan het Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science van Binghamton University, publiceerde onlangs onderzoek in het tijdschrift Nature Nanotechnology waarin een productieproces in één stap voor de productie van immunoliposoom wordt geschetst. Het vereist geen chemische conjugatie en relevante chemische reagentia, waardoor het milieuvriendelijk is.
"Het traditionele productieproces van immunoliposomen is relatief complex", zegt Wan, lid van de faculteit bij de afdeling Biomedische Technologie. "Het brengt veel chemische conjugatie en zuivering met zich mee. Chemische conjugatie en vereiste reagentia schaden de stabiliteit en antigeenbinding van targetingliganden. Het meerstapsproces leidt tot lekkage van de lading en productverlies."
"Immunoliposomen zijn dus minder aantrekkelijk voor industriële fabrikanten vanwege hun lage opbrengst, hoge productiekosten en het hoge risico op variatie tussen batches. Deze tekortkomingen belemmeren de commerciële productie en het klinische gebruik van immunoliposomen."
Wat het onderzoek van Wan anders maakt, is de toevoeging van chimere nanobodies, die een ‘plakkerig’ uiteinde hebben. Er kunnen meer dan 2.500 nanobodies worden geïntegreerd aan de buitenkant van een enkel liposoom van 100 nanometer, dat ongeveer 1.000 keer kleiner is dan een mensenhaar.
Deze methode is eenvoudiger, sneller en goedkoper dan traditionele methoden en biedt meer controle over het eindproduct. De oppervlakte-nanobodies vormen ook een beschermende laag rond het liposoom, waardoor het mogelijk wordt voorkomen dat het te snel door het lichaam wordt verwijderd en waardoor het langer in de bloedbaan kan blijven.
Een ander groot voordeel is dat deze methode geen agressieve chemicaliën vereist. Traditionele methoden maken vaak gebruik van een stof genaamd polyethyleenglycol (PEG), die soms problemen voor patiënten en zelfs de dood kan veroorzaken. Vanwege deze zorgen vereist de federale Food and Drug Administration extra toezicht op geneesmiddelen die PEG bevatten.
"Iets heel interessants dat we hebben ontdekt, is dat wanneer deze chimere nanobodies in de lipidedubbellaag worden ingebracht, ze feitelijk de stijfheid en thermische stabiliteit van de gehele immunoliposomen verhogen. De medicijnen die erin zitten, kunnen het ruim tien maanden volhouden zonder duidelijke lekken. ' zei Wan.
Omdat er ook al ongeveer twintig gewone liposomale geneesmiddelen in gebruik zijn, hoopt Wan dat – met verder onderzoek en medische proeven – immunoliposomen kunnen worden vervaardigd en federale goedkeuring kunnen krijgen voor klinisch gebruik.
"We werken ook aan de ontwikkeling van nieuwe chimere nanobodies om de productie met minstens 30 keer op te voeren. Het zal de productiekosten van deze chimere nanobodies veel lager maken." zei Wan.