Nanodeeltjestechnologie biedt perspectief voor gerichte diagnose en behandeling van atherosclerose

Atherosclerose is de opbouw van plaque in de slagaders, waardoor deze vernauwd raken. Het is een primaire oorzaak van ischemische hartziekte (IHD) en ischemische beroerte (IS), die beide een belangrijke bijdrage leveren aan de Wereldwijd sterven er jaarlijks 17,9 miljoen mensen aan hart- en vaatziekten. De incidentie van atherosclerose-gerelateerde aandoeningen is de afgelopen drie decennia gestaag toegenomen, en met name onder jongere bevolkingsgroepen. De toename wordt veroorzaakt door leefstijlfactoren zoals ongezonde diëten, gebrek aan beweging, roken en alcoholconsumptie.

In Singapore zijn hart- en vaatziekten (CVD) een belangrijke doodsoorzaak en zijn ze verantwoordelijk voor 31% van de sterfgevallen in 2022en een voorspelde drie keer hogere toename van obesitasgerelateerde hartaanvallen tegen 2050.

Veelgebruikte methoden voor het in beeld brengen van atherosclerotische plaques omvatten technieken zoals intravasculaire echografie, coronaire angiografie, computertomografie-angiografie en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Deze methoden hebben echter beperkingen in resolutie, invasiviteit en, nog belangrijker, het vermogen om gerichte therapieën te leveren.

1. Intravasculaire echografie maakt gebruik van een echosonde op een katheter in het bloedvat om de wanden van de slagaders te visualiseren voor een gedetailleerde beoordeling van de omvang en aard van de plaques. Deze methode is echter invasief en is alleen van toepassing op grotere bloedvaten met beperkte ruimtelijke resolutie
2. Coronaire angiografiemaakt gebruik van röntgenbeeldvorming en een injectie met een contrasterende kleurstof om slagaders te visualiseren en blokkades veroorzaakt door plaque te detecteren.
3. Vergelijkbaar met röntgencoronairangiografie, wordt bij computertomografie-angiografie gebruikgemaakt van ioniserende straling en injectie van een kleurstof om gedetailleerdere beelden van bloedvaten te verkrijgen.
4. Van alle vier de beeldvormingstechnieken levert MRI beelden met de hoogste resolutie van de morfologie van bloedvaten en plaques op.

Er zijn momenteel geen medicijnen of behandelingen die specifiek gericht zijn op atherosclerotische plaques, om de plaquelast aanzienlijk te verminderen of atherosclerose om te keren. Patiënten met een hoog CVD-risico krijgen over het algemeen medicijnen voorgeschreven die plaques kunnen stabiliseren, waaronder statines die het cholesterolgehalte verlagen, anti-plaatjesmiddelen zoals aspirine om het risico op stolsels op de plaats van plaques te verminderen, terwijl ACE-remmers en bètablokkers worden gebruikt om hoge bloeddruk te beheersen.

Een team van NUS Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine) heeft een nanodeeltjestechnologie ontwikkeld die een effectieve oplossing biedt om atherosclerose te diagnosticeren en te behandelen, op een niet-invasieve manier. Deze innovatieve theranostische benadering, gepubliceerd in het tijdschrift Kleinvertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang op het gebied van cardiovasculaire geneeskunde, omdat het een veelbelovend alternatief biedt voor de huidige medische praktijken voor de behandeling van atherosclerose.

Deze multidisciplinaire studie werd geleid door universitair hoofddocent Wang Jiong-Wei van de afdeling Chirurgie, het Nanomedicine Translational Research Program van NUS Medicine en het Cardiovascular Research Institute (CVRI). Het werd uitgevoerd in samenwerking met universitair hoofddocent James Kah van de afdeling Biomedische Technologie en professor Liu Bin van de afdeling Chemische en Biomoleculaire Technologie van de Faculteit Ontwerp en Technologie van NUS, en prof. Liu Xiaogang van de afdeling Scheikunde van de Faculteit Wetenschappen van NUS.

Het team ontwikkelde een nanodeeltje dat een antwoord biedt op de huidige uitdagingen. Het nieuw ontwikkelde nanodeeltje kan atherosclerose diagnosticeren, atherosclerotische plaques aanpakken en therapeutische middelen rechtstreeks afgeven om de progressie van atherosclerose in de preklinische modellen te remmen.

De nanodeeltjes bestaan ​​uit nanoschaalcoördinatiepolymeren (NCP) en een pH-gevoelige linker. Ze werken door specifiek af te breken in de zure omgeving van atherosclerotische plaques, waarbij gadolinium vrijkomt (een contrastmiddel voor MRI) voor realtime beeldvorming van de ernst van de plaque, terwijl ze tegelijkertijd simvastatine afgeven, een in water onoplosbaar medicijn met ontstekingsremmende eigenschappen en anti-ROS (reactieve zuurstofspecies) eigenschappen die bijdragen aan de stabilisatie en behandeling van plaque, waardoor het risico op cardiovasculaire voorvallen wordt verminderd.

Vergeleken met de systemische toediening van vergelijkbare doses Simvastatine, kunnen de nanodeeltjes 1000 keer meer van het medicijn aan de plaques afgeven, waardoor de therapeutische werkzaamheid wordt verbeterd en de systemische bijwerkingen tot een minimum worden beperkt.

“Al met al bieden onze nanodeeltjes een veelbelovende nieuwe aanpak voor niet-invasieve diagnose, monitoring en gerichte behandeling van atherosclerose, een belangrijke vooruitgang die de weg kan vrijmaken voor een nieuw tijdperk van cardiovasculaire zorg”, aldus assistent-professor Wang, hoofdonderzoeker van het Nanomedicine Translational Research Programme van NUS Medicine.

Deze proof-of-conceptstudie toont aan dat de innovatieve aanpak een aanzienlijk potentieel heeft. Het team wil hun onderzoek graag verder valideren voordat ze overgaan tot klinische proeven.