Kan nanotek forsinke udviklingen af slidgigt?
Der er stadig ingen kur mod slidgigt. En innovativ nanoteknologisk tilgang kan dog hjælpe med at sende terapeutiske midler dybere ind i det berørte brusk og forblive aktiv i længere tid.
Overvejende en tilstand forbundet med ældre voksne er slidgigt en svækkende tilstand.
Påvirkning af brusk i kroppens led og slidgigt påvirker anslået 26 millioner mennesker i USA.
Nogle gange begynder tilstanden med en skade eller sygdomsrelateret skade på leddet.
På andre tidspunkter skyldes det slitage forårsaget af mange års brug.
I alle tilfælde er der i øjeblikket ingen måde at stoppe dens progression. Som det ser ud, er de eneste tilgængelige muligheder medicin til at lindre den tilknyttede smerte.
Da befolkningen gradvis bliver ældre og tungere - begge risikofaktorer for slidgigt - bliver det et endnu større problem.
Endvidere, fordi smerte er det dominerende symptom, bidrager slidgigt til opioidafhængighedskrisen. Det er mere presserende end nogensinde at finde innovative måder at skubbe ind i denne sygdoms videre march.
Problemet med levering af stoffer
For nylig blev forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge involveret. De udforskede måder at bruge nanoteknologi til at forbedre eksperimentelle slidgigtlægemidler.
De offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Translationsmedicin tidligere på ugen.
I årenes løb har forskere sat en bred vifte af kemikalier mod slidgigt. Nogle har vist løfter i dyremodeller, men hidtil har ingen vist sig nyttige hos mennesker.
Forfatterne af den nye undersøgelse mener, at "[m] nogen af disse mangler er rodfæstet i utilstrækkelig medikamentafgivelse."
Dette er af to hovedårsager. For det første mangler blodforsyningen i leddene, hvilket betyder, at specialister skal injicere stoffer direkte i selve leddene. For det andet har lymfedrænning tendens til hurtigt at fjerne forbindelser injiceret i leddene.
For at overvinde denne forhindring fokuserede forskerne på at designe en måde at aflevere og holde stoffer i leddet i længere tid, mens de også dykker dybere ned i brusk og derved tager medicin direkte til cellerne, hvor det er nødvendigt.
Medicinen, de fokuserede på, var insulinlignende vækstfaktor 1 (IGF-1), en forbindelse, der har vist løfte i nogle kliniske forsøg. Denne vækstfaktor fremmer vækst og overlevelse af kondrocytter, som er de celler, der udgør sund brusk.
Lille kugler
Forskerne designede et nanoskala sfærisk molekyle som bærer for IGF-1. Molekylet består af mange grene, kaldet dendrimerer, der stammer fra en central kerne.
Hver gren slutter med et positivt ladet område, der tiltrækkes af den negative ladning på overfladen af kondrocytter.
Molekylerne inkluderer også en svingende polymerarm, der dækker over og med mellemrum neutraliserer de positive ladninger. Forskerne vedhæftede IGF-1-molekyler til overfladen af denne kugle og injicerede forbindelsen i leddene på rotter.
Når disse partikler er i kroppen, binder de sig til brusk, og lymfedrænning kan ikke fjerne dem. Derfra kan de begynde at diffundere ind i vævet.
Kuglerne binder sig imidlertid ikke permanent, da dette vil holde dem låst til overfladen af brusk. Den fleksible polymerarm dækker lejlighedsvis ladningerne, så molekylet kan bevæge sig og nedsænke sig dybere ned i vævet.
"Vi fandt et optimalt ladningsområde, så materialet både kan binde vævet og binde sig til yderligere diffusion og ikke være så stærkt, at det bare sidder fast på overfladen."
Hovedstudieforfatter Brett Geiger, en MIT-studerende
Idet IGF-1 introduceres til chondrocytterne, inducerer det frigivelsen af proteoglycaner eller råmaterialet fra brusk. IGF-1 tilskynder også cellulær vækst og reducerer hastigheden af celledød.
Udvidelse af det terapeutiske vindue
Forskerne injicerede dette hybridmolekyle i rotternes led. Det havde en halveringstid på 4 dage (den tid det tager for lægemidlet at reducere til halvdelen af dets oprindelige volumen), hvilket er omkring 10 gange længere end når forskere injicerer IGF-1 alene. Det er vigtigt, at dens terapeutiske virkning varede i 30 dage.
Sammenlignet med rotter, der ikke modtog stoffet, reducerede dem, der oplevede, ledskader. Der var også en signifikant reduktion i betændelse.
Selvfølgelig er rottebrusk meget tyndere end mennesker; deres er omkring 100 mikrometer tyk, mens et menneske er tættere på 1 millimeter.
I et separat eksperiment beviste forskerne, at disse molekyler var i stand til at trænge ind i en tykkelse, der ville være relevant for en menneskelig patient.
Dette er kun den første fase af forskningen, der undersøger brugen af disse molekyler til at aflevere lægemidler til brusk. Holdet planlægger at fortsætte i samme retning og studere andre kemikalier, herunder lægemidler, der blokerer inflammatoriske cytokiner og nukleinsyrer, herunder DNA og RNA.
Undersøgelsen vises sammen med en redaktionel anvendelse af nanoteknologi i slidgigtforskning. Forfatteren, Christopher H. Evans, skriver:
”Disse er meget opmuntrende data. […] [T] her er intet andet lægemiddelafgivelsessystem, der kan påvirke metabolismen af kondrocytter in situ gennem hele tykkelsen af ledbrusk på en vedvarende måde. ”
Selvom den nye metode er i sin barndom, kan denne fremgangsmåde i sidste ende betyde, at lægerne kunne nedsætte forløbet af slidgigt betydeligt med injektioner hver uge eller måned.
