Nanopartiklar som transporterar läkemedel till en specifik del av människokroppen bryts vanligtvis ner i levern i förtid. Jeroen Bussmann från Leiden University har upptäckt en ny metod för att förhindra att detta händer. Publicering i ACS Nano .
I nanoterapi, partiklar som mäter mellan en nanometer och en mikrometer används för att leverera läkemedel till specifika platser i kroppen, till exempel för att förstöra tumörer med mycket färre biverkningar än traditionell kemoterapi. Ett återkommande problem vid utvecklingen av nanoterapi är att levern ofta bryter ner nanopartiklarna i förtid. Följaktligen, partiklarna når sällan sin avsedda destination. Hittills, forskare trodde att detta var arbetet med saneringsceller-så kallade Kupffer-celler-i levern.
Celler från blodkärlens väggar
I gemensam forskning som utförts med Hubrecht Institute och University of Basel, Jeroen Bussmann, kemisk biolog vid Leiden University, upptäckte att celler i blodkärlens väggar i levern (endotelceller) ofta spelar en mycket större roll i denna process än man tidigare trott. Proteiner på ytan av dessa celler känner igen nanopartiklarna och eliminerar dem. Blockering av dessa proteiner innebär att endotelcellerna inte längre känner igen nanopartiklarna, som sedan finns kvar i blodet längre. Detta är avgörande för att läkemedel ska nå sina avsedda mål i kroppen.
Spårning av nanopartiklar
Bussmann använde zebrafisklarver för sin forskning. "Fördelen med att använda dessa larver är att de är transparenta, så att vi kan följa nanopartiklarna med ett mikroskop i blodkärlen, "förklarar han. Bussmann blockerade endotelcellerna genom att ge zebrafisklarverna en speciell polymer (en lång, sammankopplad molekyl). "När denna polymer binder till proteinerna på endotelcellerna, de känner inte längre igen nanopartiklarna, " han förklarar.
De andra saneringscellerna i levern (Kupffer-celler) känner främst av partiklar som är större än 100 nanometer. Tanken var att genom att använda mindre nanopartiklar i kombination med den speciella polymeren, inga celler i levern skulle fortfarande kunna orsaka avlägsnande av nanopartiklar. Detta fungerade:partiklar som administreras på detta sätt finns kvar i blodet utan att brytas ned.
Blodkärlsceller sväljer upp nanopartiklar
Den tidpunkt då Bussmann var säker på att endotelcellerna faktiskt hade fått i sig nanopartiklarna, var när han administrerade nanopartiklar som innehöll ett giftigt ämne till fisklarverna:detta ämne verkar bara inom cellerna och inte utanför dem. Så, när bara endotelcellerna dog, han visste att detta berodde på att de hade fått i sig nanopartiklarna.
Med hjälp av zebrafisklarverna, Bussmann upptäckte också exakt vilket protein i endotelcellerna som binder till partiklarna, nämligen Stabilin-2. Att ta bort genen för Stabilin-2 resulterade också i mycket lägre nedbrytning av nanopartiklarna. Bussmann siktar nu på att utveckla en molekyl som specifikt binder till Stabilin-2. Det kommer då att vara möjligt att hämma cellernas nedbrytningsfunktion mycket specifikt, utan att levern tappar en del av sin naturliga funktion.
Leverera läkemedel till celler
Bussmann vill också utforska hur proteinet exakt binder till partiklarna och hur endotelcellerna sedan intar dem. "Vi vill förstå varje steg i processen så att vi i slutändan kan producera nanopartiklar som kan leverera läkemedel inte bara till levern utan till alla typer av celler i kroppen."
Artikeln har publicerats i ACS Nano .