Nieuwe nanotransporter voor medicijnafgifte in cellen

Een nieuwe studie van de Universiteit van Barcelona heeft de levensvatbaarheid van een nieuw nanomolecuul als voertuig voor medicijnafgifte geanalyseerd. De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Colloïden en oppervlakken B: bio-interfaceslaten zien dat door onderzoekers ontworpen liposomen in staat zijn een antikankermedicijn te transporteren en af ​​te geven dat als model in cellen is gebruikt.

De studie omvatte de deelname van onderzoekers van de UB-faculteiten Biologie, Natuurkunde en Farmacie en Voedingswetenschappen, evenals onderzoekers van de Wetenschappelijke en Technologische Centra van de UB (CCiTUB), het Instituut voor Nanowetenschappen en Nanotechnologie van de UB (IN2UB). en van het Instituut voor Bioengineering van Catalonië (IBEC).

Interactie tussen liposomen en het celmembraan

Een liposoom is een kunstmatig bolvormig blaasje met een membraan gemaakt van een dubbele laag lipiden die vergelijkbaar is met de structuur van celmembranen. Sinds deze moleculen in de jaren zestig werden gevonden, zijn ze gebruikt als modellen om celmembranen te bestuderen en als potentiële systemen voor medicijnafgifte.

Een van de uitdagingen bij het omzetten van liposomen in vehikels voor medicijnafgifte is uitzoeken hoe ze interageren met celmembranen en welk basismechanisme – adsorptie, fusie of endocytose, of een combinatie van deze drie – betrokken is bij de integratie van liposomen door cellen. “De interacties tussen liposomen en het celmembraan kunnen heel verschillend zijn, afhankelijk van de aard van het celmembraan en de lipidische samenstelling van liposomen”, merken de onderzoekers op.

De door het UB-team ontworpen liposomen zijn kleine lipidebolletjes met een samenstelling die vergelijkbaar is met die van de cel die ze willen behandelen. “Deze gelijkenis vergemakkelijkt de opname en de medicijnafgifte in de cel”, zegt Òscar Domenech, IN2UB-lid en een van de onderzoekers die aan het onderzoek deelnamen.

Studie in celculturen

Deze studie is de voortzetting van een eerdere studie uitgevoerd door hetzelfde onderzoeksteam, dat de fusiemechanismen van liposomen analyseerde met behulp van een vereenvoudigd model dat het membraan van HeLa-cellen kopieerde, een type kweekcellen dat veel wordt gebruikt in wetenschappelijk onderzoek. “Het membraan van HeLa-cellen is complexer dan het model dat we in de vorige studie gebruikten. Nu hebben we echte celculturen gebruikt om een ​​beter zicht te krijgen op het interactiemechanisme van onze liposomen”, zeggen de onderzoekers.

Om de interactie tussen de liposomen en het celmembraan te bestuderen en de integratie van deze nanomoleculen te beoordelen, combineerden de onderzoekers twee technieken. Aan de ene kant gebruikten ze confocale fluorescentie, waardoor ze fluorescerende moleculen in de cel kunnen zien. Vervolgens ingekapseld in de liposomen calceïne, een fluorescerende kleurstof, om te zien of het nanomolecuul en de inhoud ervan de cellen binnendringen.

Aan de andere kant gebruikten de onderzoekers de atoomkrachtmicroscopietechniek om de fysisch-chemische veranderingen van het celoppervlak te zien en de stijfheid van het celmembraan te beoordelen in de aanwezigheid van liposomen. De interactie van de door de onderzoekers ontworpen liposomen bevestigde de resultaten verkregen met modelmembranen en toont het vermogen van de formulering van deze nanomoleculen als potentiële nanotransporter.

“We laten zien dat de lipidensamenstelling een afgifte van de liposoominhoud in de cel mogelijk maakt, evenals het effect van de filopodia – kleine flagellen van de cel – om de aankomst van liposomen bij het celmembraan te vergemakkelijken”, voegt Òscar Domènech toe.

Een test met een medicijn tegen kanker

Om de capaciteit van deze liposomen als medicijnafgiftesysteem te valideren, kapselden de onderzoekers methotrexaat in, een immunosuppressivum dat wordt gebruikt bij de behandeling van verschillende oncologische, inflammatoire en auto-immuunpathologieën. “We konden aantonen dat onze liposomen ideaal zijn voor het afleveren van dit modelmolecuul, waarvan we weten dat het kankercellen kan elimineren”, merkt Domènech op.

Deze resultaten openen de deur naar toekomstige studies met andere moleculen en celtypen. “Onze interesse zou zijn om de methodologie uit te breiden naar andere soorten cellen of zelfs weefsels om de levensvatbaarheid van de analyse aan te tonen, evenals om andere therapeutische moleculen te gebruiken die zijn ingekapseld in liposomen”, zegt Domènech.

“Bovendien lieten de twee technieken die we tijdens de studie toepasten ons toe om op een snelle en minimaal invasieve manier resultaten te verkrijgen, die in de toekomst indicatoren zouden kunnen zijn voor de goede werking van een medicijn tegen kankercellen.”