Peptide-gecoate nanodeeltjes bereiken 98% medicijnbelasting, verbetering van de behandeling van kanker

Een team van wetenschappers heeft een baanbrekende aanpak ontwikkeld met behulp van speciaal ontworpen peptiden om de drugsformuleringen te verbeteren. Deze innovatieve methode verbetert de anti-tumor werkzaamheid aanzienlijk, zoals aangetoond in leukemie-modellen. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Chemwerd geleid door onderzoekers van het Advanced Science Research Center van het CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) en Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

Systemen voor medicijnafgifte worden vaak geconfronteerd met twee kritieke uitdagingen: slechte oplosbaarheid en inefficiënte levering in het lichaam. Veel drugs lossen niet goed op, waardoor het voor hen moeilijk is om hun beoogde doelen te bereiken. Bovendien verspillen de huidige afleveringssystemen een aanzienlijk deel van het medicijn tijdens de voorbereiding – slechts 5-10% van het medicijn wordt met succes geladen, wat leidt tot minder effectieve behandelingen.

Peptide helpers

Het onderzoeksteam heeft een nieuwe oplossing ontwikkeld door peptiden te ontwerpen – snaren van aminozuren – om te binden aan specifieke geneesmiddelen en therapeutische nanodeeltjes te creëren. Deze nanodeeltjes zijn voornamelijk samengesteld uit het medicijn, met een dunne peptidecoating die de oplosbaarheid verbetert, de stabiliteit in het lichaam verbetert en de afgifte aan gerichte gebieden optimaliseert. Opmerkelijk is dat deze benadering de belasting van drugs tot 98%bereikt, een dramatische verbetering ten opzichte van traditionele methoden.

Door een combinatie van computermodellen en laboratoriumtests te gebruiken, werden nieuwe nanodeeltjes voor geneesmiddelen/peptide geïdentificeerd. Ze demonstreerden vervolgens opmerkelijke resultaten in leukemie -modellen. De nanodeeltjes waren effectiever bij het krimpen van tumoren in vergelijking met alleen de medicijnen. Bovendien zorgt hun hoge efficiëntie mogelijk voor lagere doses geneesmiddelen, waardoor de bijwerkingen mogelijk worden verminderd.

“Peptiden, die zijn ontworpen moleculen gemaakt van dezelfde bouwstenen als de eiwitten in ons lichaam, zijn extreem veelzijdig”, zei co-principale onderzoeker Rein Ulijn, directeur van het Nanoscience Initiative bij CUNY ASRC en een chemieprofessor aan Hunter College. “We dachten dat ze nuttig konden zijn bij het oplossen van twee grote problemen die in veel geneesmiddelen werden gezien: slechte oplosbaarheid en inefficiënte afgifte. Door een peptide te ontwerpen dat het medicijn bindt en tegelijkertijd de oplosbaarheid ervan vergroot, konden we nanodeeltjes maken met zeer hoge belasting.”

Aanpasbare technologie

Deze innovatie houdt een aanzienlijk potentieel in omdat peptiden kunnen worden aangepast om de effectiviteit van verschillende geneesmiddelen te verbeteren. Gezien het enorme bereik van mogelijke interacties in peptide -ontwerp, kan het haalbaar zijn om peptiden voor specifieke geneesmiddelen aan te passen, waardoor hun toepasbaarheid buiten kankerbehandelingen wordt uitgebreid.

“Deze doorbraak maakt de ontwikkeling van betere precisiemedicijnen mogelijk”, zegt co-principale onderzoeker Daniel Heller, hoofd van het kanker nanomedicine laboratorium bij het moleculaire farmacologieprogramma van Memorial Sloan Kettering Cancer Center. “Met behulp van speciaal ontworpen peptiden kunnen we nanomedicines bouwen die bestaande medicijnen effectiever en minder toxisch maken en zelfs de ontwikkeling van geneesmiddelen mogelijk maken die mogelijk niet zonder deze nanodeeltjes kunnen werken.”

Naxhije “Gia” Berisha, een voormalig CUNY Graduate Center Ph.D. Student die veel van het experimentele werk uitvoerde, benadrukte het potentieel van de peptidebenadering: “We hebben experimentele tests gebruikt om veelbelovende peptiden en computationele modellering te identificeren om hun interacties met therapeutische moleculen te analyseren”, zei ze “Het is ongelooflijk om te zien hoe eenvoudige variaties in peptide Sequentie kan overeenkomen met specifieke medicijnen. Dit suggereert dat er voor elk medicijn een peptide -match kan zijn, wat mogelijk een revolutie teweegbrengt in de manier waarop medicijnen worden geleverd. “

Vooruitkijken

Het onderzoeksteam neemt nu laboratoriumautomatiseringsmethoden aan om het matchingproces van het peptide-geneesmiddel verder te verfijnen en te versnellen. Hun volgende stappen omvatten het verifiëren van het potentieel van de aanpak in een breder scala aan ziekten. Indien succesvol, kan deze innovatie leiden tot effectievere behandelingen, verminderde bijwerkingen en aanzienlijke kostenbesparingen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen.