Nanocarriers schenden bloed-hersenbarrière om ontstekingsremmende geneeskunde te leveren

Oregon State University-onderzoekers hebben een manier ontdekt om ontstekingsremmende geneeskunde te krijgen in de bloed-hersenbarrière, waardoor de deur wordt geopend voor potentiële nieuwe therapieën voor een reeks aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer, multiple sclerose, de ziekte van Parkinson en cachexie van kanker.

De leveringsmethode omvat speciaal gemanipuleerde nanodeeltjes, kleine stukjes materie die niet groter zijn dan 100 miljardste van een meter.

Getest in een muismodel, bereikten de dubbele peptide-gefunctionaliseerde polymere nanocarriers hun beoogde bestemming, de hypothalamus, en leverden een medicijn dat een belangrijk eiwit remt geassocieerd met ontsteking.

“Ons werk biedt een belangrijke doorbraak”, zegt Oleh Taratula, professor aan het OSU College of Pharmacy.

Bevindingen waren gepubliceerd in Geavanceerde gezondheidszorgmaterialen.

De hypothalamus is een klein maar vitaal deel van de hersenen die zich onder de thalamus en boven de hersenstam bevinden, en het speelt een sleutelrol bij het handhaven van homeostase – de interne balans van het lichaam. Het reguleert de lichaamstemperatuur, beheert slaapcycli, hormoonproductie en emotionele reacties en regelt honger en dorst.

In deze studie keken onderzoekers specifiek naar de hypothalamus, omdat deze betrekking heeft op cachexie, een dodelijke gewichtsverliesconditie geassocieerd met kankers van de eierstokken, maag, longen en pancreas en andere chronische aandoeningen zoals nierfalen, cystische fibrose, de ziekte van Crohn, reumatoi-artritis en HIV.

Mensen met cachexie van kanker zullen afvallen, zelfs als ze eten, en niet alleen vet maar ook spiermassa. Het slopende syndroom treft tot 80% van de gevorderde kankerpatiënten en doodt maar liefst 30% van de kankerpatiënten die het treft.

“Ontsteking van de hypothalamus speelt een cruciale rol bij het dyseguleren van de eetlust en het metabolisme van die patiënten,” zei Taratula. “Naarmate cachexie vordert, heeft dit invloed op de kwaliteit van leven, behandelingstolerantie en algehele overlevingskansen aanzienlijk.”

De systemische afgifte van ontstekingsremmende middelen, waaronder de IRAK4-remmers die in dit onderzoek worden gebruikt, aan de hypothalamus, vormt belangrijke uitdagingen, zei Taratula, voornamelijk vanwege de beperkende aard van de bloed-hersenbarrière.

De bloed-hersenbarrière, vaak aangeduid als de BBB, is een beschermend schild dat de hersenen van de bloedbaan scheidt. De BBB bestaat uit strak gepakte cellen langs de bloedvaten in de hersenen en regelt welke stoffen van het bloed naar de hersenen kunnen bewegen.

Hiermee kunnen essentiële voedingsstoffen zoals zuurstof en glucose schadelijke stoffen zoals toxines en ziekteverwekkers blokkeren, waardoor de hersenen beschermen tegen infecties en schade. Maar het kan ook de toegang tot therapeutische middelen ontkennen.

“Een extra hindernis, zelfs als je de BBB naar de hypothalamus kunt doorstaan, raakt de bullseye binnen de hypothalamus – de geactiveerde microglia -cellen die fungeren als belangrijke mediatoren van ontsteking,” zei Taratula.

“Onze nanocarriers vertonen een dubbele targetingcapaciteit, en eenmaal in de microglia wordt geneesmiddelafgifte veroorzaakt door verhoogde intracellulaire glutathionniveaus. We hebben voor het eerst aangetoond dat nanocarriers met succes een IRAK4-remmer kunnen leveren aan de hypothalamus van muizen met kanker.”

De wetenschappers zagen aanzienlijke verminderingen in belangrijke ontstekingsmarkers in de hypothalamus, en de nanocarriers leidden tot een toename van 94% in de voedselinname en het aanzienlijk behouden lichaamsgewicht en spiermassa. En de implicaties strekken zich veel verder uit dan kankercachexie, voegde Taratula toe.

“Het vermogen van de nanoplatform om therapeutica te leveren in de BBB en Target Microglia opent nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van neurologische aandoeningen die worden gekenmerkt door hersenontsteking, waaronder de ziekte van Alzheimer en multiple sclerose,” zei hij.