Nature-geïnspireerde nanotechnologie fungeert als eigen koeriersdienst van het lichaam voor genetische geneesmiddelen

Een groot onderzoeksteam onder leiding van nanotechnoloog Roy van der Meel herbouwde de eigen eiwitten en vetten van het lichaam in nano-leveringsbusjes die genetische medicijnen naar exact de juiste plaats in het lichaam brengen. In een gezamenlijke inspanning met onderzoekers van Radboudumc, werkten ze vijf jaar aan dit nanotransportsysteem, waarvan de resultaten waren gepubliceerd in Natuurnanotechnologie.

Met zijn ruige baard en kenmerkende houthirt-shirt, lijkt nanotechnoloog Roy van der Meel rechtstreeks uit een Canadese boshut te zijn gelopen in plaats van een hightech laboratorium. In Canada werkte Van der Meel inderdaad als postdoc voor professor Pieter Cullis, oprichter van de nanotechnologie die wordt gebruikt voor RNA -vaccins van messenger. Vijf jaar geleden wisselde hij Vancouver uit voor een plek in Eindhoven. Professor Willem Mulder bracht Van der Meel naar Tu/E vanwege zijn RNA -expertise op nanotechnologie.

Ziekten die momenteel moeilijk te genezen zijn, zoals bepaalde kankers en auto -immuunziekten, kunnen profiteren van genetische geneesmiddelen op basis van RNA. Maar dan moeten we die medicijnen op de juiste plaats kunnen krijgen en dat blijkt een enorme taak te zijn.

“Om een ​​dergelijke uitdaging aan te gaan, hebben we een eersteklas team nodig en toegang tot zowel hoogwaardige bio-engineering als geavanceerde preklinische modellen”, zegt Mulder. “Daarom hebben we een onderzoeksgroep gevormd met één voet in het Department of Internal Medicine bij Radboudumc en de andere – de Precision Medicine Group – in de afdeling Biomedical Engineering bij TU/E.”

Vijf jaar bouw

In de afgelopen vijf jaar heeft Van der Meel gewerkt met een groot team van onderzoekers van TU/E en Radboudumc op nieuwe nanotechnologie om genetische medicijnen naar de juiste plaats in het lichaam te krijgen. De publicatie van dit nanotransportsysteem (het ANP -platform, ed.) Kan terecht een doorbraak worden genoemd: het resultaat van de visie die Mulder en van der Meel in 2019 en het daaropvolgende baanbrekende werk hebben.

Van der Meel zegt: “Ik ben enorm trots dat we dit werk hebben kunnen starten toen onze onderzoeksgroep nog in de kinderschoenen stond. Het vereiste veel geduld van de eerste drie co-auteurs, Stijn Hofstraat, Tom Anbergen en Robby Zwolsman, met wie we intensief werkten. ” Het artikel is het startsignaal voor de ontwikkeling van immunotherapie voor patiënten met het platform.

Body’s eigen koeriersdienst

Met de nieuwe nanotechnologie liften RNA-medicijnen als het ware een ritje op een transportsysteem in uw lichaam: de eigen lipoproteïne met hoge dichtheid (HDL) van het lichaam dat cholesterol transporteert. Van der Meel ziet het een beetje als een koerier van medicijnen. “Bij het leveren van pakketten zijn twee dingen belangrijk: dat de inhoud van het pakket goed beschermd is en dat het op de juiste plaats aankomt. Net als bij het leveren van medicijnen in het lichaam.”

Als u iets in een webshop bestelt, kunt u het pakket veilig in pyrofoam verpakken, maar dat is slecht voor de omgeving. Daarom zijn de meeste pakketten tegenwoordig verpakt in karton en materialen die u kunt recyclen. Evenzo kunt u medicijnen in meer natuurlijke materialen verpakken.

“Niet dat we kartonnen nanodeeltjes maken,” grappen van der Meel, “maar deeltjes van zoveel mogelijk eigen materialen van het lichaam. Er zijn synthetische componenten om op een stabiele manier in het RNA te bouwen, maar de belangrijkste componenten van het ANP -platform zijn de eigen vetten en eiwitten van het lichaam. ” Op deze manier zijn veel minder bijwerkingen te verwachten, en de ‘levering’ is ook efficiënter.

De tweede stap is de levering zelf. Van der Meel voegt eraan toe: “De standaardroute van de HDL -pakketdienst is naar de lever, waar het de cholesterolpakketten in het lichaam netjes levert. Door HDL -eiwitten te mengen met verschillende vetten, kunnen ook geneesmiddelen worden verzonden naar immuuncellen of stamcellen . “

Immunotherapie op basis van genetische medicijnen

Een nadeel van bestaande medicatie is dat het zich over het hele lichaam verspreidt. “Dat is geen probleem met paracetamol, dat weinig bijwerkingen heeft, maar het is met intensere medicijnen zoals chemotherapie”, zegt Van der Meel.

“Chemotherapie werkt eigenlijk heel goed, maar vernietigt alle snel verdelende cellen. Dus niet alleen kankercellen, maar ook gezonde cellen zoals die in de darmen en haarzakjes. Dit resulteert in zeer onaangename bijwerkingen voor patiënten zoals haarverlies, darmproblemen, en een tekort aan rode bloedcellen, witte bloedcellen en bloedplaatjes. “

“In plaats van een grote kom chemo in het lichaam te gooien”, zegt Van der Meel, “met vele bijwerkingen als gevolg hiervan zijn er veel voordelen om je eigen immuunsysteem te stimuleren om achter de kankercellen aan te gaan en ze op te ruimen.”

“Door verschillende RNA -geneesmiddelen te leveren aan specifieke immuuncellen in het lichaam met behulp van het ANP -platform, kunnen we het immuunsysteem regelen”, zegt Van Der Meel. “In het geval van kanker of een infectie wilt u het immuunsysteem stimuleren om zieke cellen aan te pakken, terwijl het immuunsysteem in het geval van een auto -immuunziekte of na orgaantransplantatie moet worden ingedrukt.”

Van lab tot patiënt

En het stopt niet bij het ontwikkelen van prototypes van nanotechnologie en proof-of-concept studies. In Canada werkte Van der Meel aan de onderliggende nanotechnologie en niet aan de resulterende covid -mRNA -vaccins. Dat is nu anders. De zorgvuldig geconstrueerde infrastructuur die Tu/E en Radboudumc verbindt, zorgt ervoor dat innovaties rechtstreeks van laboratorium tot patiënt kunnen worden ontwikkeld.

Naast prachtige technologie heeft het innovatieve onderzoek ook een substantiële patentportfolio opgeleverd. Mulder heeft daarom de Biotech Incubator Biotrip opgericht om technologieën verder te ontwikkelen tot medicijnen met behulp van geneesmiddelenontwikkelaars en beleggers. TU/E en Radboudumc zullen hier ook intensief bij betrokken blijven.

Potentieel voor gepersonaliseerde geneeskunde

Het is de droom van Van der Meel om ANP -technologie als medicijn verder te ontwikkelen, bijvoorbeeld voor soorten kanker die momenteel moeilijk te behandelen zijn. “Het zou bijvoorbeeld heel interessant zijn om het ANP -platform te gebruiken voor chimere antigeenreceptor T -cel (CAR T) -therapie, een relatief nieuwe immunotherapie voor kanker die zeer effectief is. Juist omdat deze technologie belooft een oplossing te bieden voor kanker die moeilijk is behandelen, wat nog niet bestaat. “

Voor deze behandeling, die momenteel gemakkelijk honderdduizenden euro’s kost, worden immuuncellen (T -cellen) van patiënten afgenomen en vervolgens genetisch gemodificeerd in het laboratorium zodat ze kankercellen kunnen herkennen en elimineren en vervolgens naar de patiënt kunnen terugkeren. Het is precies omdat elke patiënt in het lab (ex vivo) wordt gemaakt dat de behandeling zo duur is.

Van der Meel zegt: “Met onze ANP -technologie is het theoretisch mogelijk om deze persoonlijke geneesmiddelen te ontwikkelen, door onze nanodeeltjes rechtstreeks aan de patiënt (in vivo) toe te dienen. Ze kunnen dan hetzelfde bereiken als een behandelingsbehandeling in samenwerking met zichzelf Immuunsysteem, maar met cellen die al in je lichaam zijn. “

“Deze zogenaamde in vivo auto-immunotherapie heeft veel potentiële voordelen: het kost veel minder tijd, is veel goedkoper en kan geschikt worden gemaakt voor meerdere soorten kanker. Hoewel dit al op kleine schaal wordt getest bij patiënten, deze toepassing staat nog in de kinderschoenen, ‘benadrukt van der Meel.

De ‘Wies Alliance’

Hoewel de in de publicatie beschreven technologie veelbelovend is, kan het jaren duren voordat een werkend medicijn op de markt is. In de tussentijd sterven mensen aan vormen van kanker die moeilijk te behandelen zijn, iets dat plotseling dicht bij huis kwam voor Mulder en van der Meel toen collega Paul Janssen zijn zoon Wies verloor aan ongeneeslijke hersenstamkanker.

“Daar is eigenlijk helemaal geen behandeling voor, omdat het heel moeilijk is of vaak helemaal niet mogelijk is om chirurgisch in de hersenstam te komen of met medicatie”, zegt Van der Meel. “Het zou geweldig zijn als we een oplossing hadden.”

“Ik geloof in het potentieel van onze nanotechnologie om immuuncellen te stimuleren die vervolgens achter hersentumorcellen gaan. En ik zeg niet dat het gegarandeerd werkt”, waarschuwt van der Meel. “Maar daar werken we aan. We zullen het proberen.”

Janssen bracht de behandelend arts Dannis van Vurden van zijn zoon in contact met de Precision Medicine Group in Eindhoven en immunoloog Mihai Netea bij Radboudumc. Er is nu een samenwerking tussen TU/E, Radboudumc en het Princess Máxima Center in de “Wies Alliance” om betere behandelingen voor hersenstamkanker te ontwikkelen.

Toekomstige dromen

Op de vraag naar de toekomstige mogelijkheden van RNA -therapieën, durft Van der Meel hardop te dromen. “RNA -geneesmiddelen maken het mogelijk om in een korte tijd zeer precieze gepersonaliseerde medicijnen te ontwikkelen. Denk aan kankervaccins, immunotherapieën die worden ontwikkeld op basis van de genetische code van individuele kankerpatiënten. Maar ook de mogelijkheid om zeer zeldzame ziekten te genezen met de hulp van genbewerking. “

“Ik ben erg trots op deze publicatie,” concludeert van der Meel, “maar mijn droom voor de toekomst is om nanotechnologieën met ons lab te ontwikkelen die uiteindelijk bij patiënten zullen eindigen, en niet alleen in publicaties. En natuurlijk dat doet dat niet t werkt alleen met ingenieurs, omdat hier veel kennis van alle soorten velden nodig is. “

De samenwerking van experts uit verschillende disciplines is daarom ook kenmerkend voor de Precision Medicine -groep. Mulder en van der Meel concluderen: “In onze groep trainen we superexperts, die we samenwerken aan grotere verhalen. We geloven dat de ANP -technologie een game -wisselaar is en ervan overtuigd dat het de ontwikkeling van echte immunotherapieën voor patiënten bij patiënten mogelijk maakt de toekomst. “