"Neurosomen" - gehumaniseerde biometrische nano-blaasjes (rood) voor targeting op neuronen (groen). Foto via Technion
Technion – Israel Institute of Technology Assistent Professor Assaf Zinger en Dr. Caroline Cvetkovic van het Center for Neuroregeneration van het Houston Methodist Research Institute hebben een nieuwe manier ontwikkeld om medicijnen op een gerichte manier aan neuronen toe te dienen.
Ze ontwikkelden biometrische nano-vesicles, of natuur-nabootsende, nanometerschaal "voertuigen", die specifiek gericht kunnen zijn op neuronen (dwz zenuwcellen). Deze tool maakt de weg vrij voor de behandeling van meerdere neurodegeneratieve ziekten en traumatisch hersenletsel.
Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Advanced Science
Het toedienen van medicijnen is een grote uitdaging die moet worden overwonnen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen, en het is een van de aandachtsgebieden van de Wolfson-faculteit voor chemische technologie aan het Technion. Het is niet voldoende dat een stof kan leiden tot het gewenste therapeutische effect in een specifieke cel. Deze therapeutische stof moet ook deze cellen bereiken zonder onderweg te worden veranderd of vernietigd, en mag niet in andere organen terechtkomen als ze daar schade kan aanrichten.
Toen hij uitlegde wat hem tot dit onderzoek leidde, zei Dr. Zinger: “Op een zaterdag waren mijn familie en ik aan het dineren met vrienden. Hun kleine meisje heeft een neurodegeneratieve aandoening; ze kan niet praten en heeft een motorische stoornis. Ik wilde haar helpen.”
Dr. Zinger werkte al aan verschillende soorten biometrische nanoblaasjes. Deze nanoblaasjes zijn qua basisstructuur vergelijkbaar met menselijke cellen, maar veel kleiner - een miljoenste van een haarbreedte in diameter. Ze kunnen vracht in zich dragen die aan de cellen moet worden afgeleverd - medicatie, mRNA, enz.
De targeting van deze nanoblaasjes wordt bereikt door specifieke celmembraan-afgeleide eiwitten op hun oppervlak op te nemen, waardoor ze door de juiste cellen worden herkend en opgenomen. Deze specifieke eiwitten die het oppervlak van deze nanoblaasjes bedekken, worden van nature door het lichaam gebruikt om zijn cellen te identificeren en dit is waar biomimicry om draait. In wezen vermommen de nanoblaasjes (of taxi's) zich als neuronen, waardoor ze worden herkend en verwelkomd door andere neuronen, waardoor ze hun therapeutische lading kunnen afleveren.
Universitair docent Assaf Zinger. Foto via Technion
Mogelijk een revolutie in de behandeling van neurodegeneratieve aandoeningen en traumatisch hersenletsel
Deze bevindingen hebben brede implicaties. Meer dan één neurodegeneratieve aandoening kan worden behandeld als het juiste medicijn of de juiste genetische lading (bijv. mRNA, SiRNA, miRNA) in de hersenen kan worden afgeleverd. Maar dit zijn niet de enige mogelijke toepassingen.
"Hiermee kunnen we mogelijk ook een revolutie teweegbrengen in de behandeling van traumatisch hersenletsel", legt prof. Zinger uit. “Bij een auto-ongeluk en/of sportblessure, bijvoorbeeld, worden de hersenen eerst beschadigd door de impact, omdat ze tegen de schedel worden geslagen. Als gevolg hiervan worden meerdere hersencellen beschadigd. Hierdoor begint een ontstekingsproces. Als we onmiddellijk ontstekingsremmende medicijnen aan de hersenen zouden kunnen leveren, zouden we de ontstekingsprocessen kunnen verminderen en hopelijk dodelijke slachtoffers en langdurige handicaps kunnen voorkomen."
Het leeuwendeel van deze studie werd uitgevoerd door Dr. Zinger van het Houston Methodist Research Institute en het Houston Methodist Hospital als onderdeel van zijn postdoctorale fellowship. Dr. Zinger opende onlangs een multidisciplinair laboratorium in het Technion, in de Wolfson Faculty of Chemical Engineering . Zijn laboratorium heeft tot doel geavanceerde bio-geïnspireerde technologieën en translationele therapieën te creëren door middel van een zeer multidisciplinaire benadering.
Specifiek zal de groep van Dr. Zinger in vitro en in vivo integreren modellen met beeldvorming, moleculaire biologie en chemische technieken om nieuwe op nano gebaseerde technologieën te ontwerpen die orgaan- en cel specifieke targeting zullen bereiken voor verbeterde therapeutische resultaten bij verschillende hersen- en neurale ziekten, verwondingen en verschillende kankers.
