Je leest:

Nanodeeltjes als undercover postbodes

Nanodeeltjes als undercover postbodes

Nederlands onderzoek naar gerichte medicijnafgifte richt zich op de nanoschaal

Auteur: | 2 augustus 2010

Nu zwerven de medicijnmoleculen uit een pilletje nog door je hele lichaam, maar die tijd is bijna voorbij. Tijdelijk verpakt in een nanobolletje vet of plastic hebben medicijnen minder bijwerkingen en worden vaccins effectiever. Maar hoe vertel je zo’n moleculair duveltje in een doosje wáár en wanneer het open moet springen?

“U vraagt, wij draaien. Onze nanocarriers zijn aanpasbaar voor bijna elk medicijn en allerlei aandoeningen,” vertelt Wim Jiskoot, professor aan de Universiteit Leiden en specialist op het gebied van vetbolletjes in nanoformaat, de liposomen. Liposomen bestaan uit een dubbele laag vet-achtige moleculen (fosfolipiden), in de vorm van een bol. Dat laagje biedt alle ruimte voor vetoplosbare (hydrofobe) stoffen. Aan de binnenkant zit een hydrofiele ruimte waar je allerlei wateroplosbare middelen in kunt stoppen. Door de vetmoleculen aan de buitenkant te variëren, kun je het bolletje stabieler maken, of er een functionele groep aanhangen die helpt het pakketje op de juiste plek te bezorgen. Ook de grootte van de bolletjes kun je gemakkelijk aanpassen. Die flexibiliteit maakt liposomen erg geliefd bij onderzoekers en medicijnfabrikanten.

En die flexibiliteit is hard nodig. Er worden namelijk nogal wat tegenstrijdige eisen aan medicijnkoeriers gesteld. Ten eerste moet het bolletje zich flinke tijd koest houden in het bloed. Ongerichte activiteit geeft immers bijwerkingen. Dan moet het deeltje op de een of andere manier zijn plaats van bestemming bereiken. En dan mag het ineens wél actief worden: liefst zo snel en zo heftig mogelijk. Deze tegenstrijdigheid houdt onderzoekers over de hele wereld bezig.

Virus vaccins

Virussen zijn zo’n 200 nanometer doorsnede.

Zelf doet Jiskoot onderzoek naar het gebruik van liposomen om vaccins effectiever te maken. “De meeste vaccins roepen een antistof respons op. Dat werkt prima tegen de meeste bacteriën, die zich tussen je cellen vermenigvuldigen. Maar virussen verstoppen zich vaak in je eigen cellen. Daar kunnen de afweercellen niet bij, en dan wordt je ziek. Tegen virussen werkt alleen en cellulaire respons. Die proberen we op te wekken door een stukje virus in een liposoom op te bergen. Zo’n relatief groot deeltje wordt wel door de afweercellen herkend en opgenomen in de cel. Dat is precies wat je wilt als vaccinonderzoeker.” Eenmaal in de afweercellen komt het viruseiwit dat in het liposoom verpakt zat, vrij. Het afweersysteem leert het virusdeeltje kennen en maakt er afweerstoffen en speciale opruimcellen voor. Als de echte ziekteverwekker dan langskomt, kan je lichaam de geïnfecteerde cellen herkennen en opruimen. En de restjes van het liposoom? Die kan je lichaam gewoon afbreken. “Fosfolipiden vormen de natuurlijke buitenkant van je cellen, dus er blijft ook geen rommel in je lichaam achter.”

Prikje? Micronaalden!

Eigenlijk is inspuiten in de spier (zoals dat nu gebruikelijk is voor vaccins) niet de beste manier om afweercellen te bereiken. In de huid zitten er veel meer. Daarom probeert Jiskoot’s groep de liposomen ook toe te dienen via minuscule prikjes van micronaalden in de huid. Die prikjes zijn zo klein dat de pijn niet door zenuwcellen wordt opgepikt. Wel zo prettig!

Kankerbestrijding

Aan de Universiteit Utrecht gebruiken ze de liposomen voor iets heel anders: om kanker aan te pakken. “Chemotherapie is bij uitstek zo’n middel dat je niet door je hele lijf heen wilt hebben,” vertelt Raymond Schiffelers, universitair docent ‘Targeted Drug Delivery’. “Als je het middel in een liposoom verpakt, wordt het te groot om zomaar overal het bloed te verlaten. Maar rond tumorweefsel zijn bloedvaten altijd een stuk slordiger, ze lekken een beetje. Door die gaatjes van ongeveer 200 nanometer ontsnappen de liposomen wél. Daarom is de afmeting van deze deeltjes erg belangrijk, 100 nanometer is ideaal.”

Niet erg ‘targeted’ voor een onderzoeker uit de ‘targeted drug delivery’-groep. “Nee, dat klopt,” geeft Schiffelers onmiddellijk toe. “We hebben het wel geprobeerd hoor, functionele groepen aan het liposoom vast te maken die de kankercellen herkennen. Maar dat bleek weinig uit te maken. Er kwamen evenveel liposomen op de juiste plaats aan.”

Liposomen kunnen in grootte variëren van enkele micrometers tot enkele tientallen nanometers groot. Toch passen er in een 100 nm liposoom, gemiddeld ruim 10.000 medicijnmoleculen.
Bo Blanckenburg

De volgende stap is het binnendringen van de cellen. Ook dat gaat eigenlijk vanzelf. De kankercellen nemen het bolletje vanzelf in zich op (endocytose). Dan spatten de bolletjes uit elkaar in de cel en sterft de cel door de giftige stof in het bolletje. Maar je kunt er ook iets van controle op uitoefenen, door het bolletje zo te ontwerpen dat het open gaat bij bestraling met laserlicht of ultrasound.

Een van de ongeveer tien liposomale middelen die verkrijgbaar zijn.

“Er is zelfs al een liposomaal middel op de markt, Doxil. Helaas is het nog niet zo ideaal als het nu klinkt. Ook de bloedvaten van de handen en voeten blijken makkelijker de liposomen door te laten, dus krijgen de patiënten meer last van overgevoeligheid daar. Maar dat is nog altijd beter dan de misselijkheid of haaruitval die een ‘vrije’ chemokuur met zich meebrengt.”

Met plastic kan het ook

“Wij zorgen juist voor maximale controle,” legt Johan Engbergsen, professor Biomedische Chemie aan de Universiteit Twente uit. “We verpakken een chemotherapeutisch middel in een biologisch afbreekbaar plastic, polyamidoamine. Dat is stabiel zolang het nog buiten de cel zit. Via de lekkende bloedvaten komt ook dit bij de kankercellen terecht. Door gewone endocytose of via een receptor die communiceert met een molecuul op het bolletje, komt het geheel in een blaasje in de cel terecht, een lysosoom, de vuilvernietigers van de cel.”

Daar kunnen de onderzoekers het niet gewoon laten zitten zoals in het vorige voorbeeld. Dat komt omdat er hier meestal niet met echte gifstoffen wordt gewerkt, maar met nieuwe medicijnstoffen zoals complexe eiwitten of siRNA. Dat wordt in de lysosomen simpelweg afgebroken met enzymen en een flinke dosis zuur. Maar daar zijn de Twentse polymeren tegen bestand. “Ons polymeer neemt de extra protonen gewoon in zich op, waardoor de zuurgraad niet daalt. Ondertussen stijgt het zoutgehalte in de lysosomen wel, waardoor ze extra water aantrekken en zich uiteindelijk opblazen. Dan is het middel vrij om zijn genezende werking te vervullen.”

De kennis hoe je een molecuul moet inpakken en van een adres voorziet, zal waarschijnlijk ook oud onderzoek nieuw leven in blazen. Jiskoot: “Honderden veelbelovende moleculen belanden jaarlijks in de farmaceutische prullenbak omdat ze niet hydrofyl genoeg zijn, de bloed-brein-barrière niet kunnen passeren, enzovoort. Ik denk dat met de juiste verpakking, allerlei afgekeurde middelen een tweede kans gaan krijgen.”

Lees meer:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/anti-bacterieel/antibacterieel/index.atom?m=of", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 augustus 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.