De ‘kroon’ van Nanomedicine is klaar voor zijn close-up

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Morteza Mahmoudi van de Michigan State University heeft een nieuwe methode ontwikkeld om beter te begrijpen hoe nanogeneesmiddelen – opkomende diagnostica en therapieën die heel klein maar zeer ingewikkeld zijn – interageren met de biomoleculen van patiënten.

Medicijnen op basis van nanoscopische deeltjes hebben de belofte effectiever te zijn dan de huidige therapieën en tegelijkertijd de bijwerkingen te verminderen. Maar subtiele complexiteit heeft de meeste van deze deeltjes beperkt tot onderzoekslaboratoria en buiten klinisch gebruik, zei Mahmoudi, een assistent-professor bij de afdeling Radiologie en het Precision Health Program.

“Er is veel belastinggeld geïnvesteerd in onderzoek naar nanogeneeskunde voor kanker, maar dat onderzoek is niet met succes vertaald naar de kliniek”, zei Mahmoudi. “De biologische effecten van nanodeeltjes, hoe het lichaam interageert met nanodeeltjes, blijven slecht begrepen. En ze moeten in detail worden overwogen.”

Het team van Mahmoudi heeft nu een unieke combinatie van microscopietechnieken geïntroduceerd om een ​​meer gedetailleerde beschouwing van die biologische effecten mogelijk te maken, die de onderzoekers beschreven in het tijdschrift Nature Communications, online gepubliceerd op 25 januari.

Met de methoden van het team kunnen onderzoekers belangrijke verschillen zien tussen deeltjes die worden blootgesteld aan menselijk plasma, het celvrije deel van bloed dat biomoleculen bevat, waaronder eiwitten, enzymen en antilichamen.

Deze biologische stukjes klemmen zich vast op een nanodeeltje en creëren een coating die corona wordt genoemd (niet te verwarren met het nieuwe coronavirus), het Latijnse woord voor kroon. Deze corona bevat aanwijzingen over hoe nanodeeltjes interageren met de biologie van een patiënt. Nu hebben Mahmoudi en zijn collega’s laten zien hoe je een ongekend beeld krijgt van die corona.

“Voor het eerst kunnen we de 3D-structuur van de met biomoleculen beklede deeltjes op nanoniveau in beeld brengen”, zei Mahmoudi. “Dit is een nuttige benadering om nuttige en robuuste gegevens voor nanogeneeskunde te krijgen, om het soort gegevens te krijgen dat de beslissingen van wetenschappers over de veiligheid en werkzaamheid van nanodeeltjes kan beïnvloeden.”

Hoewel dit werk uiteindelijk helpt om therapeutische nanomedicijnen naar de kliniek te verplaatsen, is Mahmoudi niet optimistisch dat er binnenkort brede goedkeuring zal komen. Er valt nog veel te leren over de deeltjes. Bovendien werd een van de dingen die onderzoekers heel goed begrijpen – dat kleine variaties in deze verkleinende medicijnen een te grote impact kunnen hebben – onderstreept door deze studie.

De onderzoekers zagen dat de corona’s van nanodeeltjes uit dezelfde batch, blootgesteld aan hetzelfde menselijke plasma, bij een enkele dosis een verscheidenheid aan reacties bij een patiënt konden oproepen.

Toch ziet Mahmoudi hierin een kans. Hij gelooft dat deze deeltjes zouden kunnen schitteren als diagnostische hulpmiddelen in plaats van als medicijnen. In plaats van te proberen ziekten te behandelen met medicijnen op nanoschaal, gelooft hij dat persnickachtige deeltjes zeer geschikt zijn voor de vroege opsporing van ziekten. De groep van Mahmoudi heeft bijvoorbeeld eerder dit diagnostische potentieel voor kankers en neurodegeneratieve ziekten aangetoond.

“We zouden proactiever kunnen worden als we nanodeeltjes als diagnose zouden gebruiken”, zei hij. “Als je ziekten in de vroege stadia kunt ontdekken, wordt het gemakkelijker om ze te behandelen.”