Eiwitanalyse van ongelabeld en Cy5-gelabeld muizenplasma en eiwitcorona. a Muizenplasma-eiwitten werden gelabeld met Cy5 door NHS-chemie. Carboxyl-gefunctionaliseerde PS NP’s werden geïncubeerd in respectievelijk ongelabeld en Cy5-gelabeld muizenplasma om een eiwitcorona te vormen. b Niet-gelabeld muizenplasma (MP), Cy5-gelabeld muizenplasma (MP*) en geassocieerde eiwitcoronamonsters werden geanalyseerd met SDS-PAGE en zilverkleuring. Corona-eiwitten werden verkregen na incubatie van carboxyl-gefunctionaliseerde PS NP’s in plasma, wassen en desorptie met 2% SDS. c Analyse van in-gel fluorescentie. De Cy5-fluorescentie werd afgebeeld door IVIS bij een excitatiegolflengte van 640 nm en een emissiegolflengte van 680 nm. d Kwantitatieve LC-MS proteomische analyse. De cirkeldiagrammen geven de eiwitten weer met een aanwezigheid van ten minste 4% in het proteoom. Waarden worden weergegeven als het percentage op basis van alle geïdentificeerde eiwitten. Credit: Natuurcommunicatie (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-35902-9
Nieuwe medicijnen, zoals vaccins tegen onder meer COVID-19, zijn gebaseerd op medicijntransport met behulp van nanodeeltjes. Of dit medicijntransport negatief wordt beïnvloed door een ophoping van bloedeiwitten op het oppervlak van het nanodeeltje, was lange tijd niet opgehelderd.
Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek hebben nu het pad gevolgd van zo’n deeltje naar een cel met behulp van een combinatie van verschillende microscopiemethoden. Ze waren in staat om een cel-intern proces te observeren dat bloedbestanddelen en nanodeeltjes effectief scheidt.
Nanodeeltjes zijn een actueel onderzoeksgebied en het is onmogelijk om de moderne geneeskunde zonder hen voor te stellen. Ze dienen als microscopische medicijncapsules met een diameter van minder dan een duizendste van een millimeter. Ze worden onder meer gebruikt in de huidige vaccins tegen COVID-19 om actieve ingrediënten effectief af te leveren daar waar ze daadwerkelijk nodig zijn. In de meeste gevallen dokken de capsules op cellen, worden erdoor omhuld en erin opgenomen. In de cel kunnen dan door chemische processen de capsules worden geopend, waardoor het actieve ingrediënt vrijkomt.
Dit geïdealiseerde proces vindt echter meestal niet plaats: terwijl het door de bloedbaan reist, hopen bloedeiwitten zich op op het oppervlak van de nanotransporter. Ook deze vinden hun weg naar de cel. Lange tijd was het een onopgeloste vraag of dit proces de afgifte van het actieve ingrediënt belemmert.
Wetenschappers die samenwerken met Ingo Lieberwirth, groepsleider op de afdeling van Katharina Landfester, hebben zich nu over deze vraag gebogen. Ze hebben een nanodeeltje en bloedeiwitten gelabeld met verschillende fluorescerende kleurstoffen. Als resultaat gloeien beide met verschillende kleuren wanneer ze worden bekeken door een lichtmicroscoop met hoge resolutie. Tegelijkertijd konden de onderzoekers het proces parallel en met een hogere resolutie observeren met behulp van een elektronenmicroscoop.
Door beide methoden te combineren, konden de wetenschappers waarnemen dat de cel aanvankelijk de samenstelling van nanodeeltjes en bloedeiwitten absorbeert. In de cel zagen ze nu iets verrassends: de eiwitcoating maakt los van het nanodeeltje en laat het los. Na verloop van tijd zijn eiwitten en deeltjes afzonderlijk in de cel aanwezig.
“We gaan er daarom van uit dat de medicijnafgifte in de cel niet wordt verstoord door de eiwitcoating”, zegt Ingo Lieberwirth. “Het is nu echter belangrijk om erachter te komen hoe het proces zich precies in de cel afspeelt.”
De wetenschappers hebben hun resultaten nu gepubliceerd in Natuurcommunicatie.
Meer informatie:
Shen Han et al, endosomale sortering resulteert in een selectieve scheiding van de eiwitcorona van nanodeeltjes, Natuurcommunicatie (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-35902-9
Tijdschrift informatie:
Natuurcommunicatie
Aangeboden door Max Planck Society
