Lassíthatja-e a nanotechnológia az osteoarthritis előrehaladását?
Az oszteoartritiszre még mindig nincs gyógyszer. Azonban egy innovatív nanotechnológiai megközelítés segíthet a terápiás szerek mélyebb elküldésében az érintett porcba, és hosszabb ideig aktívak maradhatnak.
Főleg az idősebb felnőttekkel járó állapot, az osteoarthritis gyengítő állapot.
A test ízületeinek porcját érintve az osteoarthritis becslések szerint 26 millió embert érint az Egyesült Államokban.
Néha az állapot sérüléssel vagy betegséggel kapcsolatos ízületi károsodással kezdődik.
Máskor ennek oka az évekig tartó használat okozta kopás.
Jelenleg minden esetben nincs mód a haladás megállítására. Jelenleg az egyetlen lehetőség a kapcsolódó fájdalom enyhítésére szolgáló gyógyszer.
Ahogy a népesség egyre öregszik és egyre nehezebb - mindkettő az osteoarthritis kockázati tényezője -, ez még nagyobb problémává válik.
Továbbá, mivel a fájdalom az uralkodó tünet, az osteoarthritis hozzájárul az opioid-függőség válságához. Minden eddiginél sürgetőbb, hogy innovatív módon találjanak közbe e betegségnek a menetében.
A kábítószer-szállítás problémája
A közelmúltban a cambridge-i Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói vettek részt. Megvizsgálták a nanotechnológia felhasználásának módjait a kísérleti osteoarthritis gyógyszerek fokozására.
Megállapításukat közzétették a folyóiratban Transzlációs orvostudomány korábban a héten.
Az évek során a tudósok a vegyszerek széles skáláját választották ki az osteoarthritis ellen. Néhányan ígéretet mutattak állatmodellekben, de a mai napig egyik sem bizonyult hasznosnak emberi betegeknél.
Az új tanulmány szerzői úgy vélik, hogy "[e] hiányosságok bármelyike a nem megfelelő gyógyszerellátásban gyökerezik".
Ennek két fő oka van. Először is, az ízületeknek nincs vérellátása, ami azt jelenti, hogy a szakembereknek maguknak kell beadniuk a gyógyszereket. Másodszor, a nyirokelvezetés hajlamos gyorsan eltávolítani az ízületekbe injektált vegyületeket.
Ennek az akadálynak a leküzdésére a tudósok arra összpontosítottak, hogy megtervezzék a gyógyszerek hosszabb ideig történő együttes szállítását és tartását az ízületben, miközben mélyebbre merülnek a porcban, és ezáltal közvetlenül a sejtekbe viszik a gyógyszereket, ahol arra szükség van.
Az általuk összpontosított gyógyszer az inzulinszerű növekedési faktor 1 (IGF-1) volt, amely vegyület ígéretesnek bizonyult néhány klinikai vizsgálatban. Ez a növekedési faktor elősegíti a kondrociták növekedését és túlélését, amelyek az egészséges porcot alkotó sejtek.
Apró gömbök
A kutatók egy nanoméretű gömbmolekulát terveztek az IGF-1 hordozójaként. A molekula sok, a dendrimereknek nevezett ágból áll, amelyek egy központi magból származnak.
Mindegyik ág pozitív töltésű régióval végződik, amely vonzódik a kondrociták felületén lévő negatív töltéshez.
A molekulák tartalmaznak egy lengő polimer kart is, amely eltakarja és szakaszosan semlegesíti a pozitív töltéseket. A kutatók IGF-1 molekulákat csatoltak e gömb felületére, és a vegyületet a patkányok ízületeibe injektálták.
Miután ezek a részecskék a testben vannak, kötődnek a porchoz, és a nyirokelvezetés nem tudja eltávolítani őket. Innentől kezdve diffundálhatnak a szövetbe.
A gömbök azonban nem kötődnek tartósan, mivel így a porc felszínéhez rögzülnének. A rugalmas polimer kar időnként eltakarja a töltéseket, lehetővé téve a molekula elmozdulását és mélyebb bemerülését a szövetbe.
"Találtunk egy optimális töltéstartományt, hogy az anyag képes legyen megkötni a szövetet és kikapcsolódni a további diffúzió érdekében, és ne legyen olyan erős, hogy csak elakadjon a felszínen."
A tanulmány vezető szerzője, Brett Geiger, az MIT végzős hallgatója
Amint az IGF-1 bejut a kondrocitákba, ez indukálja a proteoglikánok vagy a porc nyersanyagának felszabadulását. Az IGF-1 szintén ösztönzi a sejtek növekedését és csökkenti a sejthalál mértékét.
A terápiás ablak kiterjesztése
A kutatók ezt a hibrid molekulát injektálták a patkányok ízületeibe. Felezési ideje 4 nap volt (az az idő, amely alatt a gyógyszer a kezdeti térfogat felére csökken), ami körülbelül tízszer hosszabb, mint amikor a tudósok önmagában adják be az IGF-1-et. Fontos, hogy terápiás hatása 30 napig tartott.
A patkányokhoz képest, amelyek nem kapták meg a gyógyszert, azok, akik látták, csökkentették az ízületi károsodást. Emellett jelentősen csökkent a gyulladás.
Természetesen a patkány porcsa sokkal vékonyabb, mint az embereké; az övék körülbelül 100 mikrométer vastag, míg az ember közelebb van 1 milliméterhez.
Egy külön kísérletben a tudósok bebizonyították, hogy ezek a molekulák képesek behatolni olyan vastagságba, amely releváns lenne egy emberi beteg számára.
Ez csak a kutatás első szakasza, amelyben megvizsgálják ezeknek a molekuláknak a felhasználását a gyógyszerek porcba juttatására. A csapat azt tervezi, hogy ugyanazon a vonalon folytatja, és más vegyi anyagokat is tanulmányoz, beleértve a gyulladásos citokineket és a nukleinsavakat, köztük a DNS-t és az RNS-t blokkoló gyógyszereket.
A tanulmány a nanotechnológia osteoarthritis-kutatásban való felhasználásáról szóló szerkesztőség mellett jelenik meg. A szerző, Christopher H. Evans írja:
„Ezek nagyon biztató adatok. […] [T] itt nincs más gyógyszerbeviteli rendszer, amely tartósan befolyásolhatja a kondrociták metabolizmusát in situ az ízületi porc teljes vastagságában. "
Bár az új módszer gyerekcipőben jár, ez a megközelítés végül azt jelentheti, hogy az orvosok kéthetente vagy havonta beadott injekciókkal jelentősen lelassíthatják az osteoarthritis lefolyását.
