Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Kan één enkel medicijn de twee belangrijkste doodsoorzaken in de VS behandelen:kanker en hart- en vaatziekten?

Credit:CC0 Publiek Domein

Wat zijn volgens jou de twee grootste moordenaars ter wereld? Op basis van de berichtgeving in de media vermoedde je misschien wapengeweld, ongelukken of COVID-19. Maar de twee grootste doodsoorzaken zijn eigenlijk hart- en vaatziekten en kanker. Deze twee ziekten zijn samen verantwoordelijk voor bijna 50% van de sterfgevallen in de VS



Hart- en vaatziekten en kanker lijken op het eerste gezicht heel verschillend te zijn. Maar nieuw ontdekte parallellen tussen het ontstaan ​​en de ontwikkeling van deze twee ziekten betekenen dat sommige behandelingen effectief kunnen zijn tegen beide.

Ik ben een biomedisch ingenieur die twintig jaar lang manieren heeft bestudeerd en ontwikkeld om de manier te verbeteren waarop medicijnen door het lichaam reizen. Het blijkt dat kleine, speciaal ontworpen nanodeeltjes die zich op specifieke immuuncellen kunnen richten, een manier kunnen zijn om zowel kanker als hart- en vaatziekten te behandelen.

Hart- en vaatziekten en kanker

Atherosclerose is de meest dodelijke vorm van hart- en vaatziekten. Het is het gevolg van ontstekingen en de ophoping van vet, cholesterol en andere lipiden in de bloedvatwand, waardoor een plaque ontstaat. De meeste hartaanvallen worden veroorzaakt door het scheuren van de plaque. De poging van het lichaam om de wond te genezen kan een bloedstolsel vormen dat de bloedvaten blokkeert, wat kan resulteren in een hartaanval.

Aan de andere kant ontstaat kanker meestal door genetische mutaties die ervoor zorgen dat cellen zich ongecontroleerd delen. Onbeheersbare, snelle celgroei die onbehandeld blijft, kan destructief zijn omdat deze moeilijk te stoppen is zonder de gezonde organen te beschadigen. Kanker kan beginnen en voorkomen in elk orgaan van het lichaam.

Hoewel hart- en vaatziekten en kanker verschillende oorzaken en oorzaken lijken te hebben, delen ze veel risicofactoren. Zo zijn zwaarlijvigheid, roken, chronische stress en bepaalde levensstijlkeuzes zoals slechte voeding met beide ziekten verbonden. Waarom zouden deze twee ziekten vergelijkbare risicofactoren kunnen hebben?

Veel van de overeenkomsten tussen hart- en vaatziekten en kanker zijn terug te voeren op ontstekingen. Chronische ontstekingen zijn een primaire oorzaak van atherosclerose doordat ze de cellen aan de binnenkant van de bloedvaten beschadigen en plaques geleidelijk verergeren. Op dezelfde manier kan chronische ontsteking kanker veroorzaken door het aantal mutaties te vergroten en de overleving en verspreiding van kankercellen te ondersteunen door de groei van de bloedvaten te vergroten die hen voedingsstoffen voeden en de immuunrespons van het lichaam te onderdrukken.

Hart- en vaatziekten en kanker delen veel risicofactoren.

Twee aandoeningen tegelijk behandelen

Uit onderzoek blijkt dat therapieën die zijn ontworpen voor kanker ook kunnen helpen bij de behandeling van atherosclerose.

Een voorbeeld zijn medicijnen die zich richten op immuuncellen, macrofagen genaamd, in tumoren en ervoor zorgen dat ze kankercellen opeten. Het blijkt dat een soortgelijk medicijn ervoor kan zorgen dat macrofagen dode en stervende cellen bij atherosclerose opruimen, waardoor plaques krimpen.

Een ander voorbeeld zijn antiglycolytische therapieën die de afbraak van glucose voorkomen. Glucose, of suiker, is de belangrijkste energiebron van het lichaam. Deze medicijnen kunnen ervoor zorgen dat zieke tumorbloedvaten en atherosclerotische bloedvaten er ‘normaler’ uitzien, waardoor het ziekteproces in die bloedvaten feitelijk wordt omgekeerd. Ze kunnen ook de ontsteking bij atherosclerose verminderen.

Hoewel momenteel op de markt gebrachte behandelingen zoals statines en fibraten de lipidenniveaus en de bloedstolling bij atherosclerose kunnen verlagen, hebben deze medicijnen het risico op overlijden door hart- en vaatziekten niet voldoende aangepakt. Om de resultaten te verbeteren, gebruiken artsen steeds vaker meerdere medicijnen die tegen verschillende doelen zijn gericht. Een intrigerende klasse van behandelingen zijn natriumglucose-cotransporter-2-remmers, die traditioneel worden gebruikt om diabetes te behandelen. Onderzoekers hebben aangetoond dat deze medicijnen zowel een aanzienlijke bescherming bieden tegen hart- en vaatziekten als kanker behandelen.

Klinische onderzoeken met statines en natriumglucose-cotransporter-2-remmers wijzen op een nauwe overlap tussen ontstekingen, metabolisme en hart- en vaatziekten, wat nieuwe behandelingsmogelijkheden suggereert. Een voorbeeld hiervan zijn immuuntherapieën die de remming van de immuniteit ‘remmen’, dat wil zeggen dat ze de remmen weghalen die tumoren op het immuunsysteem plaatsen. Deze aanpak om kanker te behandelen verminderde ook het aantal atherosclerotische plaques in dierstudies en verminderde vasculaire ontstekingen in een kleine studie bij mensen.

Een nanomedisch Trojaans paard

Een recente ontdekking heeft aangetoond dat nanobuisjes – een heel klein deeltje gemaakt van koolstof dat meer dan 10.000 keer dunner is dan een mensenhaar – specifieke immuuncellen kunnen binnendringen, door de bloedbaan kunnen reizen en als een Trojaans paard tumoren kunnen binnendringen. Deze nanobuisjes kunnen alles bevatten wat onderzoekers erop aanbrengen, inclusief medicijnen en contrastmiddelen.

Nanodeeltjes kunnen worden gebruikt om de plaques die hartziekten veroorzaken te “eten”.

De immuuncellen die de nanobuisjes dragen, komen op natuurlijke wijze in tumoren terecht via de ontstekingsreactie. Omdat kanker en atherosclerose beide ontstekingsziekten zijn, hebben mijn onderzoeksteam en ik onderzocht of met nanobuisjes gevulde immuuncellen ook kunnen dienen als transportmiddel voor plaques.

Nanobuisjes kunnen worden geladen met een therapie die immuuncellen stimuleert om plaqueresten te "eten" en zo de plaquegrootte te verkleinen. Bovendien vermindert het beperken van de medicijnafgifte specifiek tot die immuuncellen het risico op bijwerkingen buiten het doelwit. Deze nanobuisjes kunnen ook worden gebruikt om de diagnose van hart- en vaatziekten te verbeteren door plaques te markeren.

Een andere manier waarop nanodeeltjes tumoren kunnen binnendringen is door openingen in nieuwe bloedvaten te persen die bij ontstekingsaandoeningen zijn gegroeid. Dit staat bekend als het verbeterde permeatie- en retentie-effect, waarbij grotere moleculen en nanodeeltjes zich ophopen in weefsels met lekkende bloedvaten en daar vanwege hun grootte enige tijd blijven. Onderzoekers zijn voor het eerst ontdekt bij kanker en passen dit effect toe om de medicijnafgifte voor hart- en vaatziekten te verbeteren, waarbij ook lekkende bloedvaten betrokken kunnen zijn.

De ontwikkeling van geneesmiddelen verbeteren

Het aandeel van de moleculaire routes tussen kanker en hart- en vaatziekten heeft belangrijke implicaties voor de regelgeving. De kosten die gemoeid zijn met het binnenbrengen van medicijnen in de kliniek zijn enorm. De mogelijkheid om hetzelfde medicijn toe te passen op twee verschillende patiëntenpopulaties biedt grote financiële prikkels en risicoreducties. Het biedt ook mogelijkheden voor gelijktijdige behandeling van patiënten met beide ziekten.

Op nanodeeltjes gebaseerde kankermedicijnen kwamen voor het eerst in de kliniek terecht in 1995, en onderzoekers hebben sindsdien nog vele andere ontwikkeld. Maar er is momenteel slechts één cardiovasculair nanomedicijn goedgekeurd door de Food and Drug Administration. Dit suggereert kansen voor nieuwe nanotherapiebenaderingen om de werkzaamheid van geneesmiddelen op cardiovasculair gebied te verbeteren en bijwerkingen te verminderen.

Vanwege de parallellen tussen kanker en hart- en vaatziekten kunnen nanomedicijnen tegen kanker sterke kandidaat-geneesmiddelen zijn voor de behandeling van hart- en vaatziekten en omgekeerd. Naarmate de fundamentele wetenschap andere moleculaire parallellen tussen deze ziekten ontdekt, zullen patiënten profiteren van betere therapieën die beide kunnen behandelen.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Tijgers klampen zich vast aan overleving in steeds meer gefragmenteerde bossen op Sumatras
  2. Wat is de eerste stap in een polymerasekettingreactie?
  3. Gevaren van het inademen van olierook
  4. Stappen voor het traceren van een plant:zaadverspreiding volgen met behulp van chloroplast-DNA
  5. Wetenschappers ontwikkelen nieuwe techniek om vlees te kweken in het laboratorium met behulp van magnetisch veld
  6. Reusachtige 200 jaar oude cactus omgevallen door hevige regen in de VS
  7. Minimale zuurstofconcentratie voor menselijke ademhaling
  8. Vijf gunstige effecten van micro-organismen
  9. Vergroening van citrusvruchten behandelen met koper:effecten op bomen, bodems

Wetenschap