Môže nanotechnológia spomaliť postup osteoartrózy?
Na osteoartrózu stále neexistuje žiadny liek. Jeden inovatívny nanotechnologický prístup však môže pomôcť poslať terapeutické látky hlbšie do postihnutej chrupavky a zostať aktívne dlhšie.
Osteoartróza je prevažne stav spojený so staršími dospelými.
Osteoartróza postihuje chrupavku v kĺboch tela a odhaduje sa na 26 miliónov ľudí v Spojených štátoch.
Niekedy tento stav začína poranením alebo poškodením kĺbu spojeným s chorobou.
Inokedy je to kvôli opotrebovaniu spôsobenému rokmi používania.
Vo všetkých prípadoch v súčasnosti neexistuje spôsob, ako zastaviť jeho postup. V súčasnej podobe sú k dispozícii iba lieky na zmiernenie súvisiacej bolesti.
Postupným starnutím a pribúdaním populácie - obidvoma rizikovými faktormi osteoartrózy - sa stáva ešte väčším problémom.
Pretože je hlavným príznakom bolesť, navyše osteoartróza prispieva ku kríze závislosti od opiátov. Hľadanie inovatívnych spôsobov, ako sa vrhnúť na ďalší pochod tejto choroby, je naliehavejšie ako kedykoľvek predtým.
Problém dodávky liekov
Nedávno sa zapojili vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridge. Skúmali spôsoby použitia nanotechnológií na vylepšenie experimentálnych liekov na osteoartritídu.
Svoje zistenia zverejnili v časopise Prekladová medicína začiatkom tohto týždňa.
V priebehu rokov vedci nasadili proti osteoartróze rôzne chemikálie. Niektoré preukázali sľub na zvieracích modeloch, dodnes sa však žiadne osvedčili u ľudských pacientov.
Autori novej štúdie sa domnievajú, že „[ktorýkoľvek z týchto nedostatkov má pôvod v nedostatočnom dodávaní liekov“.
Je to z dvoch hlavných dôvodov. Po prvé, kĺby sú nedostatočne zásobené krvou, čo znamená, že špecialisti musia injekčne podávať lieky priamo do samotných kĺbov. Po druhé, lymfodrenáž má tendenciu rýchlo odstraňovať zlúčeniny injikované do kĺbov.
Na prekonanie tejto prekážky sa vedci zamerali na návrh spôsobu dodávania a udržiavania liekov v kĺbe po dlhšiu dobu a tiež pri potápaní hlbšie do chrupavky, čím by sa lieky podávali priamo do buniek, kde je to potrebné.
Liekom, na ktorý sa zamerali, bol inzulínový rastový faktor 1 (IGF-1), zlúčenina, ktorá sa v niektorých klinických skúškach javila ako sľubná. Tento rastový faktor podporuje rast a prežitie chondrocytov, čo sú bunky tvoriace zdravú chrupavku.
Drobné gule
Vedci navrhli sférickú molekulu v nanometri ako nosič pre IGF-1. Molekula je zložená z mnohých vetiev nazývaných dendriméry, ktoré vychádzajú z centrálneho jadra.
Každá vetva končí pozitívne nabitou oblasťou, ktorá je priťahovaná k negatívnemu náboju na povrchu chondrocytov.
Molekuly tiež zahŕňajú výkyvné polymérové rameno, ktoré zakrýva a prerušovane neutralizuje kladné náboje. Vedci pripevnili molekuly IGF-1 na povrch tejto gule a injikovali zlúčeninu do kĺbov potkanov.
Akonáhle sú tieto častice v tele, viažu sa na chrupavky a lymfodrenáž ich nedokáže odstrániť. Odtiaľ môžu začať difundovať do tkaniva.
Gule sa však nespájajú natrvalo, pretože by ich to držalo pripevnené k povrchu chrupavky. Pružné polymérové rameno príležitostne pokrýva náboje, čo umožňuje molekule pohybovať sa a ponoriť sa hlbšie do tkaniva.
"Našli sme optimálny rozsah náboja, aby materiál mohol viazať tkanivo aj sa odviazať pre ďalšiu difúziu a aby nebol taký silný, aby len uviazol na povrchu."
Vedúci autor štúdie Brett Geiger, absolvent MIT
Keď sa IGF-1 zavádza do chondrocytov, indukuje uvoľňovanie proteoglykánov alebo surového materiálu chrupavky. IGF-1 tiež podporuje bunkový rast a znižuje rýchlosť bunkovej smrti.
Predĺženie terapeutického okna
Vedci injikovali túto hybridnú molekulu do kĺbov potkanov. Polčas rozpadu bol 4 dni (čas potrebný na to, aby sa liek znížil na polovicu pôvodného objemu), čo je asi 10-krát dlhší čas, ako keď si vedci injikujú samotný IGF-1. Dôležité je, že jeho terapeutický účinok trval 30 dní.
V porovnaní s potkanmi, ktoré nedostali liek, u tých, ktoré skutočne videli, došlo k zníženiu poškodenia kĺbov. Taktiež došlo k významnému zníženiu zápalu.
Krysia chrupavka je samozrejme oveľa tenšia ako ľudská; ich hrúbka je asi 100 mikrometrov, zatiaľ čo ľudská veľkosť je bližšie k 1 milimetru.
V samostatnom experimente vedci dokázali, že tieto molekuly boli schopné preniknúť do hrúbky, ktorá by bola relevantná pre ľudského pacienta.
Toto je iba prvá fáza výskumu, ktorý skúma použitie týchto molekúl na dodávanie liekov do chrupavky. Tím plánuje pokračovať v rovnakom duchu a študovať ďalšie chemikálie, vrátane liekov, ktoré blokujú zápalové cytokíny a nukleové kyseliny vrátane DNA a RNA.
Štúdia sa objavuje spolu s úvodníkom o použití nanotechnológií pri výskume osteoartrózy. Autor, Christopher H. Evans, píše:
„Sú to veľmi povzbudivé údaje. […] [T] neexistuje žiadny iný systém podávania liekov, ktorý by mohol trvalo ovplyvňovať metabolizmus chondrocytov in situ v celej hrúbke kĺbovej chrupavky. “
Aj keď je nová metóda v začiatkoch, tento prístup môže nakoniec znamenať, že lekári môžu výrazne spomaliť priebeh osteoartrózy injekciami každé dva týždne alebo každý mesiac.
