Gentherapie-leveringsapparaat kan gepersonaliseerde nanomedicines on-demand mogelijk maken

Een nieuw gentherapie -afleveringsapparaat kan ziekenhuisapotheken gepersonaliseerde nanomedicines laten bestellen. Deze gedemocratiseerde benadering van precisiegeneeskunde, zoals gepubliceerd in Frontiers in de wetenschapkan een revolutie teweegbrengen in de manier waarop ziekenhuizen zeldzame ziekten behandelen, zelfs in instellingen met lage hulpbronnen.

Zeldzame ziekten beïnvloeden miljoenen wereldwijd, maar het one-size-fits-all model van geneesmiddelenontwikkeling laat patiënten met weinig behandelingsopties achter. Nu wil een Europees onderzoeksproject genaamd NanoSpresso de balans in het voordeel van patiënten geven door de toegang tot goedkope op maat gemaakte gen- en RNA-therapieën te stimuleren.

Het prototype nanospresso -apparaat combineert twee bewezen technologieën – nucleïnezuur therapeutica en lipide nanodeeltjes – in een draagbare productie -eenheid. Ziekenhuisapothekers kunnen de eenheid gebruiken om steriele, injecteerbare nanomedicines op te stellen die zijn afgestemd op de specifieke genetische afwijking die de toestand van de patiënt veroorzaakt, waardoor de noodzaak van gecentraliseerde geneesmiddelenproductie omzeilt.

De meeste medicijnen, waaronder gentherapieën, worden geproduceerd in gecentraliseerde faciliteiten, een model dat werkt voor hoog-volume geneesmiddelen maar niet voor zeldzame aandoeningen die elk een klein aantal patiënten beïnvloeden. Hoge productiekosten en beperkte vraag betekenen dat veel zeldzame ziekten onbehandeld blijven.

Geleid door prof. Raymond Schiffelers in UMC Utrecht, zou NanoSpresso deze blokkers kunnen ondermijnen door de productie van nucleïnezuur nanomedicines naar het plaatselijke ziekenhuis te decentraliseren. Dit zou de toegang tot deze therapieën kunnen stimuleren, zelfs in instellingen met lage resource.

“Zeldzame ziekten behoren gezamenlijk tot onze beste wereldwijde gezondheidsproblemen in termen van prevalentie. Hun gecombineerde impact onderstreept de dringende behoefte aan een platform waarmee ziekenhuizen medicijnen in eigen huis en on-demand betaalbaar kunnen personaliseren,” zegt Schiffelers.

“Door de productie naar het punt van de zorg te verschuiven, zou NanoSpresso kunnen helpen om levensveranderende precisiemedicijnen binnen het bereik van patiënten te brengen.”

Zeldzame ziekten treffen wereldwijd 300 miljoen mensen – alleen al in de EU – met zeven op de 10 op de kindertijd. Hoewel elke ziekte slechts een kleine bevolking treft – gedefinieerd door het European Medicines Agency (EMA) als niet meer dan vijf op de 10.000 mensen – zijn er tussen de 5.000 en 8.000 van dergelijke ziekten.

“We bouwen een pad naar precisie nucleïnezuur nanomedicine”, zegt eerste auteur Dr. Mariona Estapé Senti, ook van UMC Utrecht. “NanoSpresso kan een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we zeldzame ziekten behandelen door gepersonaliseerde geneeskunde naar meer patiënten en sneller te brengen. Het gebruiksvriendelijke, betaalbare apparaat kan medici de omstandigheden laten behandelen die conventionele benaderingen niet kunnen beheren.”

Van deken tot op maat

Nucleïnezuurtherapieën werken door specifiek te richten op de genetische instructies die verantwoordelijk zijn voor een defecte eiwitproductie. Ze zijn ook zeer aanpasbaar. Door alleen de sequentie van het gebruikte RNA of DNA te veranderen, kunnen ze worden gericht op de behandeling van verschillende ziekten – van erfelijke aandoeningen en bepaalde kankers, tot het uitschakelen van cruciale eiwitten in virale of bacteriële cellen om infecties te behandelen. De specificiteit van het medicijn kan ook de waarschijnlijkheid en ernst van bijwerkingen verminderen.

NanoSpresso maakt gebruik van kleine draagbare cartridges die apothekers kunnen laden met een combinatie van lipidecomponenten en patiëntspecifieke nucleïnezuurtherapieën.

Deze worden vervolgens ter plaatse gemengd met behulp van een draagbaar microfluïdisch apparaat – Akin tot espressocapsules afgestemd op de smaak van consumenten. De lipide -nanodeeltjes in het apparaat beschermen de lading van de nucleïnezuur en helpen deze het juiste doel in de cel te bereiken.

Het resultaat is een precies geformuleerde, gerichte nanomedicine die klaar is voor injectie. Omdat het systeem klein, op zichzelf staand is en ontworpen voor gebruik door ziekenhuisapothekers, kan het worden ingezet in klinieken en ziekenhuizen over de hele wereld, waardoor de meest geavanceerde medicijnen kunnen worden gemaakt om te bestellen in het ziekenhuis.

Het model uitdagen

NanoSpresso roept vragen op over hoe de aanpak zou kunnen passen in de huidige gezondheidszorgsystemen en wettelijke kaders.

“Het huidige model werkt niet voor miljoenen over de hele wereld, en we geloven dat NanoSpresso die behandelingskloof zal invullen. Daartoe zijn we actief bezig met discussies met regulatoren en ontwikkelaars van geneesmiddelen over hoe dit voor patiënten kan gebeuren,” zegt Schiffelers.

De auteurs noemen het historische precedent bij apotheken: tot de 20e eeuw bereidden apothekers routinematig op maat gemaakte medicijnen met de hand, in een proces dat bekend staat als ‘Compounding’. Ze citeren ook het succes van het gebruik van vergelijkbare nucleïnezuurplatforms om bijvoorbeeld mRNA-vaccins te produceren tijdens de COVID-19-pandemie, en zeggen dat moderne vooruitgang in microfluidics met gesloten systemen dergelijke doorbraken mogelijk heeft gemaakt als nanospresso.

“Ons doel is om de toegang tot deze therapieën te vergroten”, zegt Estapé Senti. “Hoewel NanoSpresso de conventionele medische aanpak uitdaagt, zijn we ook bezig met regelgevende autoriteiten om te zorgen voor naleving van kwaliteits-, veiligheids- en werkzaamheidsnormen, hulpmiddelen en waarborgen.”

Prototypes van het systeem zijn momenteel in ontwikkeling en het team richt zich actief aan op de betrokken technologische, wetenschappelijke, medische en regelgevende uitdagingen. Toekomstig werk zal onderzoeken hoe nanoscresso veilig kan worden geïntegreerd in real-world gezondheidszorginstellingen.