Dr. Asaf Zinger, 2e van links, en het Technion-team. Foto Technion
Stel je een wereld voor waarin antilichamen, eiwitten zoals insuline en zelfs COVID-19- en griepvaccins oraal kunnen worden ingenomen in plaats van geïnjecteerd. Deze visie is dichterbij dan ooit. Het fundamentele idee is om medicijnen en vaccins toegankelijker te maken door mensen toe te staan ze in vloeibare vorm in te nemen in plaats van via injectie, aldus het Technion team.
De inspiratie voor dit onderzoek kwam letterlijk van thuis. Dr. Asaf Singer, een onderzoeker aan het Technion-Israel Institute of Technology , observeerde zijn vrouw, Noa, die hun twee dochters borstvoeding gaf. Hij vroeg zich af hoe moedermelk op natuurlijke wijze zoveel essentiële stoffen aan baby's kon leveren.
Hoe dieper hij zich in het onderwerp verdiepte, hoe meer hij zich realiseerde dat moedermelk veel meer is dan alleen voeding: het is een geavanceerd biologisch transportsysteem dat in staat is tot iets waar de geneeskunde al lang mee worstelt: gevoelige stoffen rechtstreeks in de bloedbaan brengen via het spijsverteringsstelsel. Dit is precies wat zijn onderzoeksteam wil repliceren.
Hun onderzoek werd onlangs gepubliceerd in het Journal of Controlled Release onder de titel: "Harnessing the Potential of Human Breast Milk to Enhance Intestinal Permeability for Nanoparticles and Macromolecules." Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met twee faculteiten van Technion en benadrukt het belang van interdisciplinaire samenwerking.
Moedermelk is een opmerkelijke vloeistof die een breed scala aan essentiële componenten bevat. Om de gezondheid van een baby te beïnvloeden , moeten deze stoffen vanuit het spijsverteringsstelsel in de bloedbaan terechtkomen. Hiervoor moeten biologische barrières worden gepasseerd, waaronder de darmbarrière, een groot membraan dat de binnenkant van de darmen scheidt van het bloedsomloopstelsel. Het lichaam maakt doorgaans onderscheid tussen nuttige en schadelijke stoffen, waardoor sommige orale medicijnen hun beoogde doelen niet bereiken. Moedermelk bevat echter speciale eiwitten die het lichaam "overtuigen" om ze te laten passeren.
Doctoraalstudent Si Naftaly, die samen met Singer de studie leidde, stelde een cruciale vraag: als stoffen in moedermelk deze barrière kunnen passeren, dan moet de melk "sleutels" bevatten die hen in staat stellen dit te doen. Wat zijn deze sleutels? Om dit te onderzoeken, vergeleken de onderzoekers moedermelk, koemelk en zuigelingenvoeding. Moedermelk vertoonde de hoogste permeabiliteit door de darmbarrière.
Vergelijking van verschillende soorten moedermelk. Foto Technion
Om het onderzoek uit te voeren, was een aanzienlijke hoeveelheid moedermelk nodig. Vanwege de aanval van 7 oktober en de nasleep ervan, werden moedermelkdonaties in Israël gericht op wezen. Als gevolg hiervan wendde het onderzoeksteam zich tot moeders bij het Technion om donaties voor het onderzoek te verzamelen.
De studie onthulde een belangrijk mechanisme: een natuurlijke proteïnecoating van moedermelk, genaamd Human Breast Milk Protein Corona, die de doorgang van nanodeeltjes (ultrakleine deeltjes) door de darmwand vergemakkelijkt. Deze ontdekking werd bevestigd in zowel menselijke darmcellen als varkensdarmen, die sterk lijken op de menselijke spijsverteringsfysiologie.
Moedermelk is de primaire en soms enige voedingsbron voor baby's. Het is een complexe en dynamische vloeistof die zich aanpast aan de behoeften van een baby en enzymen, groeifactoren, hormonen, antilichamen, nucleïnezuren, extracellulaire blaasjes, koolhydraten, lipiden, vitaminen, mineralen, eiwitten en cellen levert. Deze componenten zijn cruciaal voor de ontwikkeling van verschillende lichaamssystemen. In tegenstelling tot zuigelingenvoeding, die uniform van samenstelling is, varieert moedermelk op basis van talrijke factoren die verband houden met de moeder. Het bewustzijn van de medische waarde ervan is de afgelopen jaren gegroeid en het wordt nu erkend als een natuurlijk middel tegen verschillende ziekten, met name die welke de darmen aantasten.
De studie biedt een oplossing voor het leveren van nanodeeltjes en moleculen van het spijsverteringsstelsel naar de bloedbaan. Op basis van deze bevindingen is de volgende stap een engineering- en toegepaste onderzoeksfase: het ontwikkelen van nanodeeltjes die dit mechanisme nabootsen, en zo hun succesvolle passage door de darmwand garanderen.
Deze nanodeeltjes zouden verschillende medische ladingen kunnen dragen, waaronder RNA-vaccins, eiwitten en contrastmiddelen voor beeldvorming. Hun beschermende eigenschappen helpen medische verbindingen te beschermen tegen de zware omstandigheden van het spijsverteringsstelsel, waardoor ze een veelbelovende methode zijn voor medicijnafgifte.
Door twee natuurlijke elementen te combineren - nanodeeltjes en moedermelkproteïnen - geloven de onderzoekers dat ze kleine "taxi's" kunnen ontwikkelen om medicijnen, vaccins en andere vitale verbindingen in de bloedbaan te transporteren . Dit concept zou de geneeskunde kunnen revolutioneren door injecties te vervangen door oraal toegediende behandelingen. Een dergelijke doorbraak zou kunnen helpen bij het voorkomen en behandelen van aandoeningen zoals ontstekingen, diabetes, infecties, kanker en ondervoeding, wat de patiëntenzorg aanzienlijk zou verbeteren, met name voor degenen met chronische of acute ziekten.
Het onderzoek werd geleid door Dr. Asaf Singer en promovendus Si Naftaly, samen met Prof. Maya Davidovich-Pinhas van de Faculteit Biotechnologie en Levensmiddelentechnologie van het Technion, en vier andere studenten van de Faculteit Chemische Technologie en de Faculteit Biotechnologie en Levensmiddelentechnologie.
Het werd ondersteund door de Israel Science Foundation, het Israel Cancer Research Fund, het Stuart & Linda Resnick Sustainability and Catalysis Institute van het Technion, het Russell Berrie Nanotechnology Institute, het Bruce & Ruth Rappaport Cancer Research Institute, de Alon Fellowship, de Noam Seiden Fellowship in Nanotechnology and Optoelectronics en de "Milkosomes"-subsidie van de European Research Council.
Comments