Een spuitbaar medicijnafgiftesysteem voor psoriasis maakt gebruik van nanodeeltjes in de vorm van een Trojaans paard

Onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst hebben een nieuw, spuitbaar toedieningssysteem voor psoriasismedicatie uitgevonden dat gemakkelijk en lokaal op psoriasislaesies kan worden aangebracht. Hun werk, gepubliceerd in Natuurcommunicatieheeft het potentieel om de gezondheidszorgkosten te helpen verlagen.

Psoriasis is een overdreven reactie van het immuunsysteem, waardoor ontstoken of schilferige plekken op de huid ontstaan. Het brengt ook het risico met zich mee op het ontwikkelen van artritis psoriatica, hartaandoeningen en geestelijke gezondheidsproblemen. Deze chronische ontstekingsaandoening treft 2 à 3% van de wereldbevolking, oftewel 125 miljoen mensen. Alleen al in de VS bedraagt ​​dat aantal ongeveer 8 miljoen, waarbij de daarmee samenhangende jaarlijkse gezondheidszorgkosten op 135 miljard dollar worden geschat.

“Het probleem is dat de behandelingen erg duur zijn”, zegt Ashish Kulkarni, universitair hoofddocent chemische technologie aan UMass Amherst en senior auteur van het artikel. “Ze kunnen ook veel bijwerkingen hebben. En zelfs na zoveel geld te hebben uitgegeven, slaagt 30 tot 40% van de patiënten er niet in om een ​​duurzame respons te bereiken, dus het is niet zo dat het voor iedereen werkt.”

Met het oog op de kosten en het gebruiksgemak besloten Kulkarni en zijn team een ​​spuitbare behandeling te ontwikkelen. Uit hun eerdere werk bleek dat sommige nanodeeltjes pro-inflammatoir kunnen zijn, wat contraproductief is voor psoriasis.

Dit kan echter worden tegengegaan door specifieke lipide-nanodeeltjes te gebruiken die de belangrijkste ontstekingsroute remmen. Kulkarni beschrijft dit als een Trojaans paard: de beoogde immuuncel herkent deze nanodeeltjescontainer niet als een bedreiging, maar bevat binnenin medicijnen om de overactieve immuunrespons te verstoren.

De vorm van het deeltje is ook van belang. Geïnspireerd door de effectiviteit van niet-bolvormige ziekteverwekkers bij het infecteren van cellen, ontwierpen en testten de onderzoekers nanodeeltjes in verschillende vormen: staafjes, ellipsen en bollen.

“We ontdekten dat nanostaafjes op unieke wijze met de cellen interageren”, zegt Kulkarni. “Ze kunnen veel sneller door de cellen worden opgenomen. We kunnen medicijnen in veel hogere concentraties afleveren als je lipide nanostaafjes gebruikt in plaats van bolvormige nanodeeltjes.” Als gevolg hiervan remden de nanostaafjes 3,8 keer meer ontstekingen dan nano-ellipsen en 4,5 keer meer dan nanosferen.

In het staafvormige ‘Trojaanse paard’ zitten de verborgen krijgers: een combinatie van twee psoriasismedicijnen. Dit toedieningssysteem was 59 keer effectiever in het remmen van ontstekingsreacties dan het vrijelijk toedienen van het medicijn zonder het nanodeeltjessysteem.

“Vervolgens hebben we de lipide Nanorod in een polymeerscaffold opgenomen”, vervolgt Kulkarni. “De scaffold heeft een uniek matrixsysteem dat de nanostaafjes bij elkaar kan houden in een oplossing, maar zodra we ermee spuiten, druppelen de nanostaafjes naar de cellen en worden vervolgens door de cellen opgenomen.

“We wilden dit systeem hebben als een spuitbaar systeem dat gemakkelijk kan worden aangebracht, maar zodra het is aangebracht, vormt het een gel waar vervolgens nanostaafjes op een duurzame manier in je huidcellen kunnen worden vrijgegeven.”

Ze testten dit op muizen met geïnduceerde psoriasisachtige laesies en ontdekten dat degenen die met de nieuwe spray werden behandeld, de ontstekingsscores effectief verminderden. Muizen die geen behandeling hadden ondergaan, hadden een ernstscore van 10,25 voor psoriasis, terwijl degenen die werden besproeid met blanco nanostaafjes of nanostaafjes geladen met de twee psoriasismedicijnen hun scores zagen dalen tot respectievelijk 1,33 en 0,66.

Kulkarni ziet het potentieel dat zijn onderzoek impact kan hebben op mensen die worstelen met psoriasis. “Dit klinkt als een veelbelovende aanpak”, zegt hij. “Ons laboratorium werkt zwaar aan het ontwerpen van therapieën die translationeel zullen zijn. Dit is een uniek platform. Dit is een gemakkelijk toepasbaar platform. Dit is schaalbaar.” Vervolgens hoopt hij toxiciteits- en langetermijnstudies naar de werkzaamheid te starten in grotere diermodellen.