Capsule geeft twee weken medicijn af

Een pil of capsule werkt normaal gesproken maximaal een dag. Binnen die dag maakt het medicijn een reis door het spijsverteringskanaal om vervolgens uit het lichaam te verdwijnen. Patiënten met een chronische ziekte moeten daarom veel en vaak pillen slikken. Dat kan ook anders. Amerikaanse wetenschappers ontwikkelden een capsule die twee weken lang medicijnen af kan geven in het lichaam.

17 november 2016

De nieuw ontworpen capsule. Zowel in opgevouwen (links) als ontvouwen vorm (rechts).
Bellinger et al, Science Translational Medicine (2016)

Medicijnen werken alleen als we ze ook echt binnenkrijgen. Voor patiënten met een chronische ziekte (zoals malaria, tuberculose, hart- en vaatziekten, diabetes of hiv) is dat vaak een ware uitdaging. De therapietrouw in deze groep is laag. In westerse landen neemt ongeveer de helft van de chronisch zieke patiënten alle voorgeschreven medicijnen. In ontwikkelingslanden ligt dat percentage nog lager, op ongeveer dertig procent. Dat blijkt uit cijfers van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO). Minder pillen geven zou een goede manier kunnen zijn om de therapietrouw onder deze groep patiënten te verhogen.

Opvouwbare structuur

Dat is makkelijker gezegd dan gedaan, maar wetenschappers van het Amerikaanse MIT en de universiteit van Cambridge gingen ermee aan de slag. “We moesten uitvinden hoe we een systeem konden maken dat in een capsule past, maar daar ook weer uit komt en veilig in de maag kan blijven zitten zonder verstoppingen te veroorzaken”, vertelt hoofdonderzoeker Giovanni Traverso tegen Science. “Welk medicijn we ook in dat systeem stoppen, het moet beschermd zijn tegen de zure omgeving van de maag en beetje bij beetje worden afgegeven. Als laatste moet het systeem afbreekbaar zijn en veilig door het spijsverteringskanaal worden afgevoerd.”

Met deze criteria in het achterhoofd ontwikkelden de Amerikanen een stervormige structuur met zes armen. De structuur is opvouwbaar zodat hij precies in een capsule past. Het medicijn bevindt zich in de armen en zit ingesloten in een netwerk van polymeren om geleidelijke afgifte te bevorderen. Iedere arm is door middel van een schakeltje verbonden aan een rubberachtige kern. Na inname lost het zuur in de maag de buitenste laag van de capsule op. De armen vouwen uit en beginnen met de afgifte van het medicijn. Doordat de structuur zich ontvouwt, is het groot genoeg om in de maag te blijven. De krachten die normaal gesproken objecten richting de darmen duwen zijn niet sterk genoeg. Toch is de structuur ook niet zo groot dat het zorgt voor schadelijke blokkades in het spijsverteringsstelsel.

Malaria uitroeien

Ivermectine is een medicijn tegen rivierblindheid. Per toeval werd ontdekt dat besmette malariamuggen ook gevoelig zijn voor het middel. Wellicht is het dus mogelijk om ivermectine in te zetten bij het bestrijden van malaria. Wetenschappers van Imperial College London en het Institute for Disease Modeling maakten een wiskundige berekening van het effect van toedienen van ivermectine met behulp van de nieuwe structuur.

In gebieden waar malaria veel voorkomt zouden mensen preventief ivermectine kunnen gebruiken. Nu gebeurt dat vaak niet, omdat mensen dan regelmatig pillen moeten slikken hoewel ze niet ziek zijn. Als zeventig procent van de bevolking in een gebied langdurig ivermectine binnen zou krijgen, heeft dat hetzelfde effect als wanneer negentig procent van de bevolking behandeld wordt met de standaard anti-malariamiddelen. Traverso hoopt dat het gebruiksgemak van de nieuwe structuur ervoor zal zorgen dat malaria lokaal wordt uitgeroeid.

Muggen, besmet met de malariaparasiet, zijn gevoelig voor ivermectine. Bijt zo’n mug iemand die behandeld is met ivermectine, dan gaat hij dood. Ivermctine kan dus een goed middel zijn om de populatie van besmette muggen flink uit te dunnen en zo malaria uit te roeien.
George Poinar et al., 2020. Priscoculex burmanicus n. gen. et sp. (Diptera: Culicidae: Anophelinae) from mid-Cretaceous Myanmar amber, Historical Biology, CC BY 4.0

Verder ontwerpen

Traverso en zijn collega’s testten hun ontwerp bij Yorkshire varkens. Een goed model, omdat de maag van deze dieren in grootte en anatomie sterk lijkt op de menselijke maag. Het medicijn wordt geleidelijk afgegeven over een periode van tien tot veertien dagen. En misschien nog wel belangrijker: de varkens hadden geen last van bijwerkingen. Traverso: “We waren vooral bedacht op blokkades bij de dunne darm en hebben daar in het ontwerp rekening mee gehouden. De kern van de structuur is gevoelig voor het milieu in de dunne darm. Komt de structuur in de dunne darm terecht, dan laten de verbindingen los en vallen de armen eraf. De stukjes zijn dan zo klein dat ze veilig kunnen worden afgevoerd door de darmen.”

Röntgenfoto’s van de maag van een varken: 1 minuut na inname van een nieuwe capsule (links) en 4 minuten na inname van een nieuwe capsule (rechts). De pijltjes wijzen aan waar structuren zich bevinden. Na 1 minuut zijn ze nog redelijk opgevouwen. Na 4 minuten zijn de structuren open gevouwen.
Bellinger et al, Science Translational Medicine (2016)

Het systeem is inmiddels getest bij ongeveer driehonderd varkens en zo’n honderd honden. Biotechbedrijf Lyndra gaat de structuur verder ontwerpen en hoopt in 2017 te kunnen beginnen met de eerste tests op mensen. De eerste tests zullen, net als bij dieren, worden uitgevoerd met het anti-parasitaire middel ivermectine (zie kader). Maar in principe is het mogelijk om ieder medicijn in de structuur te laden. Zo denken de wetenschappers bijvoorbeeld aan toepassingen bij neurologische aandoeningen als epilepsie of het toedienen van anticonceptie.

Bron:

Andrew Bellinger e.a. Oral, ultra–long-lasting drug delivery: Application toward malaria elimination goals Science Translational Medicine 8:365, doi: 10.1126/scitranslmed.aag2374