Ett internationellt team av forskare har använt nanopartiklar för att leverera ett läkemedel - ett som tidigare misslyckats i kliniska prövningar för smärta - till specifika fack av nervceller, dramatiskt öka dess förmåga att behandla smärta hos möss och råttor. Fynden publiceras 4 november in Naturens nanoteknik .

"Vi har tagit ett läkemedel - ett FDA-godkänt läkemedel mot kräkningar - och använder en ny leveransmetod, förbättrat dess effektivitet och verkanstid i djurmodeller av inflammatorisk smärta och neuropatisk smärta, sa Nigel Bunnett, Ph.D., ordförande för Institutionen för grundläggande vetenskap och kraniofacialbiologi vid New York University (NYU) College of Dentistry och studiens seniorförfattare. "Upptäckten att nanopartikelinkapsling förbättrar och förlänger smärtlindring hos försöksdjur ger möjligheter att utveckla välbehövliga icke-opioidterapier för smärta."

Opioider, en klass av läkemedel som används för att behandla smärta, medför en hög risk för missbruk och överdosering. Dessutom, deras effektivitet minskar med tiden, kräver växande doser för att hantera smärta. Biverkningar av opioider, inklusive förstoppning och undertryckande av andning, bara förvärras när doserna ökas.

"Det finns många anledningar till att opioider inte är idealiska för att behandla smärta. Med tanke på den pågående opioidkrisen, som har tagit hundratusentals liv, vi behöver säkrare, effektivare alternativ, sa Bunnett.

Bunnett och hans kollegor studerar en familj av proteiner som kallas G-proteinkopplade receptorer, som är målet för en tredjedel av de kliniskt använda läkemedlen. Även om man trodde att receptorer fungerar på ytan av nervceller, de upptäckte att aktiverade receptorer rör sig inom cellen till ett fack som kallas endosomen. I en endosom, receptorer fortsätter att fungera under långa perioder. "Den ihållande aktiviteten av receptorer i endosomer driver smärta, sa Bunnett.

I deras studie i Naturens nanoteknik , forskare vid NYU College of Dentistry, Monash University, Columbia University, och University of Santiago i Chile fokuserade på en G-proteinkopplad receptor som kallas neurokinin 1-receptorn.

"Stora läkemedelsföretag hade program för att utveckla neurokininreceptorantagonister för kroniska sjukdomar, inklusive smärta och depression. Dock, i mänskliga försök, saker föll isär, " sade Bunnett. "Neurokininreceptorn är affischbarnet för misslyckanden i läkemedelsupptäckten för att behandla smärta."

Forskarna misstänkte att dessa läkemedel inte fungerade eftersom de var designade för att blockera receptorer på ytan av celler snarare än i endosomer.

För att leverera läkemedel till endosomer, forskarna vände sig till nanopartiklar - mikroskopiska fordon som används för att leverera läkemedel. Bunnett och hans kollegor kapslade in i nanopartiklar en neurokininreceptorblockerare som kallas aprepitant, ett FDA-godkänt läkemedel som används för att förhindra illamående och kräkningar som misslyckades med kliniska prövningar som smärtstillande medicin.

Nanopartiklarna designades för att komma in i nerver som överför smärtsignaler och frigör sin aprepitantlast i endosomer som innehåller neurokininreceptorn. Nanopartikellevererad aprepitant behandlade smärta hos möss och råttor mer fullständigt och under längre perioder än vad konventionella terapier gjorde, inklusive opioider. Dessutom, tillförsel av nanopartiklar minimerade dosen av medicin som behövs för att behandla smärtan, vilket kan vara användbart för att undvika biverkningar.

"Processen vi har utvecklat är i grunden som att ge en läkemedelsinfusion i cellens endosom, " sa Bunnett. "Genom att leverera ett tidigare ineffektivt smärtläkemedel till det högra facket i cellen, det blev mycket effektivt som smärtbehandling."

Forskarna fortsätter att studera användningen av nanopartiklar för att leverera icke-opioid smärtmedicin, inklusive att utveckla sätt att rikta dem endast mot nervceller som känner av smärta, vilket skulle möjliggöra ännu mindre doser av läkemedlet. De utforskar också inkapsling av flera läkemedel som blockerar smärtreceptorer, vilket ytterligare kan förbättra behandlingens effektivitet. Forskarna noterar att ytterligare studier behövs innan nanopartikellevererade smärtstillande läkemedel kan testas på människor.