Nieuw leven blazen in de behandeling van tuberculose met inhaleerbare nanogeneeskunde

Een nieuwe nanogebaseerde technologie voor medicijnafgifte zou tuberculose (TB) – een van de oudste ziekten van de mensheid – te slim af kunnen zijn.

Bij het Wits Advanced Drug Delivery Platform (WADDP) ontwikkelt postdoctoraal onderzoeker Dr. Lindokuhle Ngema een inhaleerbaar nanosysteem om TB-medicijnen rechtstreeks naar de longen te transporteren, precies de plek waar de bacterie die TB veroorzaakt – Mycobacterium tuberculosis – zich verbergt en gedijt.

De nanocarrier (miniatuurcontainer voor het medicijn) kan alle vier standaard tbc-medicijnen in één formulering bevatten en deze precies op de infectieplaats afgeven. Het systeem is ontworpen om de lever en de bloedbaan te omzeilen, het medicijnverlies te verminderen en de lokale concentratie in de longen te verhogen.

“TB is slim”, zegt Ngema. “Het verbergt zich in longzakken waar orale medicijnen niet kunnen komen. Ons systeem is ontworpen om slimmer te zijn en precies daar te gaan waar het nodig is.”

Een oude vijand met moderne gevolgen

Mycobacterium tuberculosis bestaat al ongeveer 9.000 jaar. Ondanks opmerkelijke wetenschappelijke vooruitgang blijft het een belangrijke mondiale moordenaar, die elk jaar ongeveer 10 miljoen nieuwe infecties en 1,8 miljoen sterfgevallen veroorzaakt. Alleen al in Zuid-Afrika eiste tuberculose in 2023 meer dan 56.000 levens.

De bacil (een langzaam groeiende, staafvormige bacterie) verspreidt zich door de lucht wanneer besmette mensen hoesten, niezen of spreken. Terwijl de meeste Zuid-Afrikanen het BCG-vaccin op jonge leeftijd krijgen om tuberculose te voorkomen, neemt de bescherming tegen de adolescentie af, waardoor veel volwassenen kwetsbaar blijven.

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) veroorzaakt tuberculose “catastrofale” kosten voor de getroffen huishoudens. De End TB Strategy roept op tot 80% minder nieuwe gevallen en 90% minder sterfgevallen in 2030 – ambitieuze doelstellingen die nieuw denken en nieuwe technologie vereisen.

“Als we een einde willen maken aan tuberculose, moeten we ook de beperkingen aanpakken van one-size-fits-all medicijntoediening”, zegt professor Yahya Choonara, directeur van WADDP. “Dit soort precisie-nanogeneeskunde stelt ons in staat slimmer, sneller en met een grotere impact te behandelen, en dat is precies waar de End TB Strategy van de WHO om vraagt.”

De verdediging van TB te slim af zijn

De standaardbehandeling voor tuberculose bestaat uit vier belangrijke geneesmiddelen tegen tuberculose: rifampicine, isoniazide, ethambutol en pyrazinamide. Ze duren zes maanden, wat problemen oplevert met de naleving ervan. Bijwerkingen zijn onder meer misselijkheid, leverschade en neuropathie en kunnen ertoe leiden dat patiënten stoppen met het innemen van hun geneesmiddel. Tbc kan zich dus ontwikkelen tot multiresistente (MDR) en extensief resistente (XDR) vormen.

Het WADDP-team gelooft dat inhalatietherapie voor een doorbraak kan zorgen. Door het medicijn rechtstreeks in de luchtwegen af ​​te geven (van de neus en de bronchiën tot de longblaasjes), omzeilt de inhalatiebehandeling de barrières van het lichaam en concentreert het medicijn daar waar het het meest nodig is.

“We hopen dat dit de behandeltijd kan verkorten, de therapietrouw kan verbeteren en de opkomst van resistentie tegen geneesmiddelen kan helpen beperken”, legt Dr. Ngema uit.

Binnen het nanosysteem

Dit is een biocompatibele drager die op moleculair niveau is ontwikkeld om vier tbc-medicijnen in te kapselen. Het is niet giftig en het lichaam herkent het niet als vreemd of gevaarlijk. Eenmaal ingeademd dringen deze nanodeeltjes diep de longen in en laten geleidelijk hun lading vrij op de infectieplaats.

Een belangrijk kenmerk is de traceerbaarheid. In samenwerking met het Nuclear Medicine Research Institute (NuMeRI) zal nucleaire beeldvorming worden gebruikt om te volgen hoe de nanodeeltjes in realtime door de longen bewegen.

Deze onderzoeken zullen bevestigen of het medicijn de ‘verborgen’ tbc-zakjes bereikt die conventionele therapie mist.

“Het mooie van wetenschap op nanoschaal”, zegt Ngema, “is dat je een systeem kunt ontwerpen dat reageert op de omgeving in het lichaam. We kunnen bepalen waar en wanneer de medicijnen vrijkomen.”

Het project werd geconceptualiseerd bij het WADDP onder leiding van Choonara, wiens laboratorium gespecialiseerd is in gerichte nanomedicijnen en geavanceerde medicijnafgiftesystemen. Ngema bracht drie maanden door in het laboratorium van professor Twan Lemmers in het RWTh Aachen Universitair Ziekenhuis, Instituut voor Experimentele Moleculaire Beeldvorming (ExMI) in Duitsland, waar hij experimenten uitvoerde om de geneesmiddelafgifteprofielen te optimaliseren.

“We wilden de vier belangrijkste tbc-medicijnen combineren in één enkele inhaleerbare dosis, waardoor de behandelingstijd werd verkort en de therapie eenvoudiger werd voor patiënten”, zegt Ngema. “Onze eerste resultaten laten zien dat dit mogelijk is. Nu werken we eraan om het te vertalen naar gebruik in de echte wereld.”

Voor Ngema is dit onderzoek even persoonlijk als wetenschappelijk. “Tbc heeft te lang te veel levens gekost”, zegt hij. “Als we de behandeling eenvoudiger, sneller en slimmer kunnen maken, verbeteren we niet alleen de resultaten, maar herstellen we ook de hoop.”

Ondanks decennia van onderzoek blijft tuberculose een ziekte van ongelijkheid, die gedijt in de context van armoede en verzwakte gezondheidszorgsystemen. In omgevingen met weinig middelen zijn langdurige orale behandelingen moeilijk vol te houden. Elke gemiste dosis riskeert resistente stammen te creëren en de epidemie verder te verankeren.

Innovaties als deze bieden een manier om de balans te verleggen: minder belasting voor patiënten, grotere precisie in de behandeling en een grotere kans op uitroeiing.