Může nanotechnologie zpomalit postup osteoartrózy?
Na osteoartrózu stále neexistuje lék. Jeden inovativní nanotechnologický přístup však může pomoci poslat terapeutické látky hlouběji do postižené chrupavky a zůstat aktivní déle.
Osteoartróza je převážně stav spojený se staršími dospělými osobami.
Osteoartróza postihuje chrupavku v kloubech těla a odhaduje se na 26 milionů lidí ve Spojených státech.
Někdy tento stav začíná úrazem nebo poškozením kloubu spojeným s nemocí.
Jindy je to kvůli opotřebení způsobenému roky používání.
Ve všech případech v současné době neexistuje způsob, jak zastavit jeho postup. V současné podobě jsou k dispozici pouze léky k úlevě od související bolesti.
S postupujícím stárnutím populace - a to jak s rizikovými faktory pro osteoartrózu -, tak se stává ještě větším problémem.
Navíc, protože bolest je převládajícím příznakem, osteoartróza přispívá ke krizi závislosti na opioidech. Nalezení inovativních způsobů, jak zasahovat do dalšího pochodu této nemoci, je naléhavější než kdy dříve.
Problém dodávky léků
Nedávno se zapojili vědci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridge. Zkoumali způsoby, jak pomocí nanotechnologií zlepšit experimentální léky na osteoartrózu.
Publikovali svá zjištění v časopise Překladová medicína počátkem tohoto týdne.
V průběhu let vědci postavili proti osteoartróze širokou škálu chemikálií. Některé ukázaly slib na zvířecích modelech, ale doposud se žádné ukázaly jako užitečné u lidských pacientů.
Autoři nové studie se domnívají, že „[každý] z těchto nedostatků má kořeny v nedostatečném dodávání léků“.
Je to ze dvou hlavních důvodů. Za prvé, klouby nemají dostatečný přísun krve, což znamená, že odborníci musí injekčně podávat léky přímo do samotných kloubů. Zadruhé, lymfodrenáž má tendenci rychle odstraňovat sloučeniny injikované do kloubů.
K překonání této překážky se vědci zaměřili na navržení způsobu, jak dodávat a udržovat léky v kloubu po delší dobu a zároveň se ponořit hlouběji do chrupavky, a tak brát léky přímo do buněk, kde je to potřeba.
Léčba, na kterou se zaměřili, byl růstový faktor podobný inzulínu 1 (IGF-1), sloučenina, která se v některých klinických studiích slibovala. Tento růstový faktor podporuje růst a přežití chondrocytů, což jsou buňky, které tvoří zdravou chrupavku.
Drobné koule
Vědci navrhli sférickou molekulu v nanoměřítku jako nosič pro IGF-1. Molekula se skládá z mnoha větví zvaných dendrimery, které vycházejí z centrálního jádra.
Každá větev končí pozitivně nabitou oblastí, která je přitahována k negativnímu náboji na povrchu chondrocytů.
Molekuly také zahrnují výkyvné polymerní rameno, které zakrývá a přerušovaně neutralizuje kladné náboje. Vědci připojili molekuly IGF-1 k povrchu této koule a injikovali sloučeninu do kloubů krys.
Jakmile jsou tyto částice v těle, váží se na chrupavku a lymfodrenáž je nedokáže odstranit. Odtud mohou začít difundovat do tkáně.
Koule se však nespojují trvale, protože by je to udržovalo připevněné k povrchu chrupavky. Pružné polymerní rameno příležitostně pokrývá náboje, což umožňuje molekule pohybovat se a ponořit se hlouběji do tkáně.
"Zjistili jsme optimální rozsah náboje, aby materiál mohl vázat tkáň i uvolnit pro další difúzi, a aby nebyl tak silný, aby se jen zasekl na povrchu."
Vedoucí autor studie Brett Geiger, postgraduální student MIT
Jakmile je IGF-1 zaveden do chondrocytů, indukuje uvolňování proteoglykanů nebo surového materiálu chrupavky. IGF-1 také podporuje buněčný růst a snižuje rychlost buněčné smrti.
Rozšíření terapeutického okna
Vědci injikovali tuto hybridní molekulu do kloubů potkanů. Měla poločas rozpadu 4 dny (doba potřebná k tomu, aby se lék snížil na polovinu svého původního objemu), což je přibližně 10krát delší čas, než když vědci injikují samotný IGF-1. Důležité je, že jeho terapeutický účinek trval 30 dní.
Ve srovnání s krysami, které drogu nedostaly, u těch, které ji dostaly, došlo ke snížení poškození kloubů. Také došlo k významnému snížení zánětu.
Krysí chrupavka je samozřejmě mnohem tenčí než u lidí; jejich tloušťka je asi 100 mikrometrů, zatímco lidská je blíže 1 milimetru.
V samostatném experimentu vědci dokázali, že tyto molekuly byly schopné proniknout do tloušťky, která by byla relevantní pro lidského pacienta.
Toto je jen první fáze výzkumu zkoumajícího použití těchto molekul k dodávání léků do chrupavky. Tým plánuje pokračovat ve stejném duchu a studovat další chemikálie, včetně léků, které blokují zánětlivé cytokiny a nukleové kyseliny včetně DNA a RNA.
Studie se objevuje společně s úvodníkem o použití nanotechnologií ve výzkumu osteoartrózy. Autor, Christopher H. Evans, píše:
"Jedná se o velmi povzbudivá data." […] [T] neexistuje žádný jiný systém podávání léků, který by mohl trvale ovlivňovat metabolismus chondrocytů in situ v celé tloušťce kloubní chrupavky. “
Ačkoli je nová metoda v plenkách, mohl by tento přístup nakonec znamenat, že lékaři mohou výrazně zpomalit průběh osteoartrózy injekcemi každé dva týdny nebo každý měsíc.
