Nanodeeltjes tonen potentieel voor het stoppen van ontstekingen en littekens bij aan alcohol gerelateerde leverziekten

Over de hele wereld lijden ruim 1,5 miljard mensen aan een chronische leverziekte. De Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention melden dat alleen al in de Verenigde Staten er jaarlijks ruim 52.000 mensen aan overlijden – de negende meest voorkomende doodsoorzaak in het land.

Ondanks deze aanzienlijke impact op de samenleving blijft alcoholgerelateerde leverziekte (ARLD) grotendeels onopgemerkt door medisch onderzoek. Texas A&M University-onderzoeker Dr. Jyothi Menon wil daar verandering in brengen met een veelbelovende nieuwe therapie die ze ontwikkelt. Haar bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Biomaterialen.

“Leverziekten nemen over de hele wereld snel toe, en er is een aanzienlijk risico dat ze zich langzaam ontwikkelen tot gevaarlijkere aandoeningen zoals kanker”, zegt Menon, universitair hoofddocent bij de afdeling Biomedische Technologie. “Het kunnen gebruiken van onze technologieën om effectieve oplossingen te ontwikkelen tegen deze vooruitgang is wat mij drijft en dit onderzoek aanstuurt.”

Terwijl de huidige behandelingen voor ARLD zich richten op het stoppen met alcohol en ontstekingsremmende medicijnen, hanteren Menon en haar medewerkers aan de Universiteit van Rhode Island een veel gerichtere aanpak. Ze hebben microscopisch kleine nanodeeltjes ontwikkeld die duizend keer kleiner zijn dan de diameter van een mensenhaar. Deze veilige en biologisch afbreekbare nanodeeltjes kunnen beschadigde levercellen opsporen en zich daaraan hechten. Door zich aan de cellen te binden, helpen de nanodeeltjes te voorkomen dat ze de ziekteprogressie bevorderen.

Bij gezonde mensen is de lever een natuurlijk zelfherstellend orgaan, dat in staat is het grootste deel van zijn functie te regenereren, zelfs als 70% tot 80% beschadigd is. Een belangrijk onderdeel van dit genezingsproces zijn immuuncellen, Kupffer-cellen genaamd, die de lever beschermen tegen infecties en schadelijke stoffen. In een gezonde lever produceren ze ook eiwitten die een ontstekingsremmende reactie in andere levercellen bevorderen.

Bij chronische leveraandoeningen, wanneer de leverschade voortschrijdt en herhaaldelijk letsel optreedt, raken ook de zelfherstellende functies van het orgaan beschadigd. Vervolgens begint de lever zichzelf onbedoeld schade toe te brengen. De Kupffer-cellen, die voorheen ontstekingen bestreden, beginnen eiwitsignalen vrij te geven met het tegenovergestelde effect: ze verhogen de ontsteking en stimuleren andere levercellen om littekenweefsel te vormen in een proces dat fibrose wordt genoemd.

Het resultaat is levensbedreigende orgaanstoornissen en zelfs fatale leverkanker.

De nanodeeltjes van het Menon Lab zijn ontworpen om dit schadelijke proces te stoppen. Hun oppervlak is ontworpen om een ​​eiwit dat alleen op Kupffer-cellen in de lever voorkomt te herkennen en er selectief aan te binden, waardoor ze andere typen levercellen kunnen vermijden. Dit eiwit functioneert als een receptor in het celmembraan, ontvangt chemische signalen en veroorzaakt als reactie celgedrag. Wanneer het wordt geactiveerd door de coating van het nanodeeltje, bevordert het gunstig, ontstekingsremmend gedrag in de Kupffer-cellen in plaats van de ontstekingen en littekens te vergroten. De nanodeeltjes geven ook ontstekingsremmende therapieën vrij als ze kapot gaan, waardoor medicijnen rechtstreeks worden afgeleverd bij de cellen die deze het meest nodig hebben.

“In plaats van te gaan voor de cellen die het littekenweefsel produceren, gaan we een stap verder en richten we ons op de Kupffer-cellen zelf, zodat we kunnen voorkomen dat ze andere cellen in de lever stimuleren en deze fibroseprogressie veroorzaken,” zei Menon.

Het resultaat is veel groter dan de som der delen.

“De afzonderlijke componenten op zichzelf hadden niet veel therapeutisch effect”, zei Menon. “Maar toen we onze uiteindelijke formulering gaven met alles gecombineerd, verminderde het de ontsteking en de vorming van lipidendruppeltjes die te wijten waren aan de ophoping van vet in de lever. Het was de combinatie van al deze dingen die daadwerkelijk effect had.”

Het was geen gemakkelijke opgave om dit punt te bereiken. Omdat het team van Menon een van de eersten is die een dergelijke aanpak heeft geprobeerd, was er geen voorafgaand onderzoek waarop kon worden gelet.

“Als een van de eerste groepen die zoiets als dit benaderde met behulp van op nanodeeltjes gebaseerde systemen voor medicijnafgifte, was er geen enkele eerdere literatuur die ons kon helpen erachter te komen welke wegversperringen er zouden kunnen zijn toen we met dit onderzoek begonnen,” zei Menon. “De eerste keer dat we konden bevestigen dat deze deeltjes zich op Kupffer-cellen kunnen richten, was voor ons erg spannend.”

Terwijl Menon zich momenteel richt op aan alcohol gerelateerde leverziekten, hebben haar nanodeeltjestherapieën veel bredere toepassingen. Gerichte nanodeeltjes zouden de toekomst kunnen zijn van de behandeling van ziekten in talrijke delen van het lichaam.

“Wat we hebben gegenereerd is veelbelovend voorlopig werk dat aantoont dat deze formulering zich selectief kan richten op een specifieke celpopulatie in de lever om therapieën af te leveren en mogelijk een betekenisvolle impact kan hebben op de behandeling van chronische ARLD,” zei ze. “Onze formuleringen zijn veelzijdig, zodat ze kunnen worden aangepast of aangepast voor de behandeling van andere soorten ontstekingen en fibrose in andere organen.”