Je hersenen worden zorgvuldig beschermd door een moeilijk doordringbare veste, de ‘bloed-hersenbarrière’. Deze scheiding van het bloed en het hersenweefsel zorgt ervoor dat alleen stoffen de hersenen bereiken waarvan de barrière weet dat het achterliggende weefsel deze nodig heeft, zoals zuurstof en glucose. Schadelijke stoffen worden geweerd. Probleem bij de behandeling van hersenaandoeningen als Parkinson, MS of hersentumoren is dat medicijnen ook als ‘schadelijk’ gezien worden en zodoende het beschadigde hersenweefsel niet of nauwelijks kunnen bereiken.
Nanodeeltjes met lokaas
Moleculair bioloog Katica Stojanov heeft in haar promotie-onderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) een manier gevonden om de bloed-hersenbarrière voor medicijnen te omzeilen. Ze maakte gebruik van nanodeeltjes die fungeren als een soort ‘medicijntaxi’ om een medicijn naar de goede plek te transporteren, iets wat momenteel voor veel organen geprobeerd wordt binnen de nanotechnologie.
De barrière is in feite een dicht op elkaar gepakte laag endotheelcellen, die op hun membraan specifieke receptoren bevatten om moleculen door de laag heen te transporteren. Daarvan maakte Stojanov gebruik door de buitenkant van de nanodeeltjes te bedekken met slim gekozen kleine stukjes eiwit die als lokaas dienden om door een receptor herkend te worden.
Stojanov heeft twee typen nanodeeltjes onderzocht. Eén ‘natuurlijke’ variant van vetten en eiwitten uit celmembranen, lijkend op zogenaamde liposomen, en een ‘synthetische’ variant van polymeren. In beide gevallen waren het bolletjes tussen de 90 en 220 nanometer groot (één nanometer is een miljoenste millimeter). De deeltjes werden gelabeld met radioactieve en fluorescente stoffen om hun route te kunnen volgen. Zo zag Stojanov dat de deeltjes inderdaad de barrière passeerden en in de hersenen aankwamen (zowel in celkweek als in muizen).
Voor het eerst
Ze is daarmee de eerste die dit laat zien, weet Inge Zuhorn, één van de begeleiders van Stojanov. “Tot nu toe hebben mensen wel laten zien dat ze met nanodeeltjes een verhoogde concentratie van een medicijn in de hersenen kunnen brengen, maar dan gaat het om vetoplosbare stoffen. Daarbij hoeft het nanodeeltje maar aan de endotheelcellen te binden en kan de stof eroverheen lekken (kleine vetoplosbare stoffen kunnen door diffusie vrij makkelijk door de barrière heen, red.). Wij hebben nu laten zien dat het héle nanodeeltje eroverheen gaat.”
Dat is essentieel voor de medicijnen die men in de toekomst wil gaan inzetten voor hersenaandoeningen. “Dan praten we over biologische stoffen als DNA, eiwitten of peptides”, zegt Zuhorn, “en die zijn niet in vet oplosbaar. Om zulke medicijnen in de hersenen te krijgen, moet je ze actief – en verpakt in een compleet nanodeeltje – over de barrière heen brengen. Dan wordt het medicijn beschermd tegen afbraak tijdens het transport en kan de concentratie worden verhoogd.”
Medicijnen testen
De volgende stap is het testen van de therapeutische werking van deze methode. Het promotie-onderzoek was een zogeheten ‘proof of principle’. De bolletjes hadden nog geen medicijnen bij zich. “Voor ons was het belangrijkst om te kijken of de stukjes eiwit aan het oppervlak in staat waren om het hele nanodeeltje mee te nemen over de barrière heen”, zegt Zuhorn.
Stojanov verwacht dat het onderzoek naar de behandeling van hersenaandoeningen in een stroomversnelling kan raken. Medicijnen worden nu namelijk bij proefdieren rechtstreeks in de hersenen gespoten. Daarbij kan weliswaar de werking worden getest, maar het is niet toepasbaar bij mensen. Zuhorn: “Veel farmaceuten hebben medicijnen op de plank liggen die in potentie kunnen werken in de hersenen, maar ze kunnen de medicijnen daar niet krijgen. We hebben nu de mogelijkheid om deze medicijnen te combineren met ons afgiftesysteem en te kijken of we een therapeutisch effect zien.”
Katica Stojanov promoveerde 5 september 2012 aan de Rijksuniversiteit Groningen op het proefschrift ‘Nanoparticles and stem cells for drug delivery to the brain’.
Lees meer over medicijnafgifte op Kennislink:
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/medicijnafgifte/gereguleerde_medicijnafgifte/index.atom?m=of", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}
Lees meer over de bloed-hersenbarrière op Wetenschap24:
- Botox in het brein
- Vreemd lichaam (Labyrint)