Nanodeeltjestherapie gericht op specifieke immuuncellen lijkt veelbelovend voor sepsis

Nanodeeltjes bestaande uit een designer-eiwit die een overreactie van het immuunsysteem tegengaan en tegelijkertijd dat systeem een ​​boost geven. Deze uitvinding biedt mogelijkheden voor de behandeling van sepsis, een aandoening waarbij het immuunsysteem ernstig ontregeld is.

Immunologen van het Radboud Universitair Medisch Centrum (Radboudumc) en bio-ingenieurs van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben de handen ineengeslagen om een ​​innovatieve nieuwe nanomedicine te ontwikkelen en te testen. Hun onderzoeksresultaten zijn zojuist gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie.

Sepsis is een levensbedreigende aandoening waarbij het immuunsysteem ontregeld raakt door een infectie met een bacterie, schimmel of virus. Deze ontregeling kan leiden tot een te intense immuunrespons die bekend staat als hyperinflammatie. Als gevolg hiervan raken weefsels beschadigd en falen organen.

Tegelijkertijd kan ook het immuunsysteem uitgeput raken; zo erg dat het verlamd raakt. Dit wordt immuunverlamming genoemd en als gevolg hiervan is het lichaam niet bestand tegen een nieuwe infectie.

Krachten bundelen

Al jaren zoeken wetenschappers wereldwijd naar een effectieve therapie tegen sepsis. Het medicijn achter zo’n therapie moet tegelijkertijd zowel de overreactie als de verlamming van het immuunsysteem tegengaan. Een groot risico is echter dat een mogelijk medicijn tegen die overreactie juist tot verlamming kan leiden.

Immunologen van het Radboudumc centrum ontdekten in een petrischaaltje met immuuncellen dat het cytokine interleukine-4 ontstekingen belemmert en tegelijkertijd onverwacht getrainde immuniteit opwekt. Dit paradoxale kenmerk kan worden gebruikt om sepsis te behandelen, maar het vereist dat interleukine-4 gericht is op immuuncellen in het menselijk lichaam. Aan de technologische kant hebben onderzoekers van de TU/e ​​veel ervaring met het ontwikkelen van innovatieve benaderingen op basis van nanotechnologie om bijvoorbeeld kanker te bestrijden.

Met hun respectieve onderzoek in het achterhoofd hebben bio-ingenieurs van de TU/e ​​een nieuwe op nanotechnologie gebaseerde benadering ontworpen door een fusie-eiwit te ontwikkelen tussen interleukine-4 en een eiwit dat van nature nanodeeltjes vormt met lipidemoleculen.

Kleine vetdeeltjes

De onderzoekers ontwikkelden een nieuw type nanomedicine, dat bestaat uit kleine vetdeeltjes opgebouwd uit natuurlijke eiwitten die heel specifiek interageren met immuuncellen. In dit geval ontwikkelden de bio-ingenieurs een nieuw fusie-eiwit van interleukine-4 en een ander lichaamseiwit dat integreert in vetdeeltjes. Als gevolg hiervan wordt interleukine-4 specifiek afgeleverd aan immuuncellen, waardoor de acute ontstekingsreactie wordt geremd en tegelijkertijd het immuunsysteem wordt gestimuleerd. Zo is het immuunsysteem in balans.

Mihai Netea, hoogleraar Experimentele Inwendige Geneeskunde aan het Radboudumc: “We weten dat het eiwit interleukine-4 een overreactie van het immuunsysteem tegengaat. We waren verrast dat dit eiwit in een reageerbuis ook getrainde immuniteit in bepaalde immuuncellen op gang kon brengen.”

Getrainde immuniteit is het deel van ons aangeboren immuunsysteem dat een leervermogen heeft en zo ons immuunsysteem versterkt. Om dat bij mensen te bereiken, ontwikkelde de TU/e ​​een nieuw nanomedicijn op basis van interleukine-4. En het werkte, blijkt uit de resultaten. In zowel bloedmonsters van sepsispatiënten als proefdieren brachten de nanodeeltjes het immuunsysteem weer op gang.

Nieuwe technologie

Het vernieuwende aan het gebruik van deze nanotechnologie is dat de onderzoekers erin slaagden interleukine-4 naar bepaalde afweercellen te sturen. Willem Mulder, hoogleraar Precisiegeneeskunde aan zowel het Radboudumc als de TU/e: “We zijn al een tijdje bezig met het ontwikkelen van nieuwe eiwitten door lichaamseiwitten te fuseren. Hetzelfde deden we met interleukine-4. Daar maakten we nanodeeltjes van. Door deze nanodeeltjes te injecteren in de bloedbaan wordt interleukine-4 afgeleverd aan de doelcellen.”

De onderzoekers benadrukken dat de therapie nog niet is getest bij patiënten. Hiervoor is vervolgonderzoek nodig. De methode is echter een zeer innovatieve vorm van immunotherapie, die nieuwe mogelijkheden biedt bij de behandeling van sepsis, een ziekte waaraan alleen al in Nederland jaarlijks zo’n 3.500 mensen overlijden.

Om de nieuwe technologieën bij de patiënt te brengen, hebben Mulder en Netea hun krachten gebundeld met medicijnontwikkelaars en biotech-investeerders om de biotech-incubator BioTrip op te richten. “We willen niet dat deze opwindende technologie eindigt met onze prachtige publicatie, wat vaak gebeurt in de academische wereld. Via BioTrip hebben we een pad voor klinische vertaling. Hopelijk zullen ons werk en onze gezamenlijke inspanningen uiteindelijk leiden tot een therapeutisch middel dat kan helpen verminderen de hoge mortaliteit en morbiditeit bij sepsis’, vult co-auteur en decaan van TU/e’s Department of Biomedical Engineering professor Maarten Merkx aan.