Kan nanoteknologi redusere utviklingen av slitasjegikt?
Det er fortsatt ingen kur mot slitasjegikt. Imidlertid kan en innovativ nanoteknologisk tilnærming bidra til å sende terapeutiske midler dypere inn i det berørte brusk og forbli aktiv lenger.
Overveiende en tilstand assosiert med eldre voksne, er slitasjegikt en svekkende tilstand.
Som påvirker brusk i leddene i kroppen, påvirker slitasjegikt anslagsvis 26 millioner mennesker i USA.
Noen ganger begynner tilstanden med en skade eller sykdomsrelatert skade på leddet.
Andre ganger skyldes det slitasje forårsaket av mange års bruk.
I alle tilfeller er det foreløpig ingen måte å stoppe progresjonen. Som det ser ut, er de eneste alternativene tilgjengelige medisiner for å lindre den tilhørende smerten.
Når befolkningen gradvis blir eldre og tyngre - begge risikofaktorer for slitasjegikt - blir det et enda større problem.
Videre, fordi smerte er det dominerende symptomet, bidrar slitasjegikt til opioidavhengighetskrisen. Å finne innovative måter å blande seg inn i denne sykdommens videre marsj er mer presserende enn noen gang.
Problemet med medikamentlevering
Nylig ble forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge involvert. De utforsket måter å bruke nanoteknologi for å forbedre eksperimentelle legemidler mot slitasjegikt.
De publiserte sine funn i tidsskriftet Translasjonsmedisin tidligere denne uken.
Gjennom årene har forskere satt et bredt spekter av kjemikalier mot slitasjegikt. Noen har vist løfter i dyremodeller, men til dags dato har ingen vist seg nyttige hos mennesker.
Forfatterne av den nye studien mener at "[m] noen av disse manglene er forankret i utilstrekkelig medikamentlevering."
Dette er av to hovedårsaker. For det første har leddene mangel på blodtilførsel, noe som betyr at spesialister må injisere medisiner direkte i leddene selv. For det andre har lymfatisk drenering en tendens til raskt å fjerne forbindelser injisert i leddene.
For å overvinne denne hindringen fokuserte forskerne på å designe en måte å levere og holde medisiner i leddet i lengre tid, mens de også dykket dypere inn i brusk, og derved tok medisiner direkte til cellene der det er nødvendig.
Medisinen de fokuserte på var insulinlignende vekstfaktor 1 (IGF-1), en forbindelse som har vist løfte i noen kliniske studier. Denne vekstfaktoren fremmer vekst og overlevelse av kondrocytter, som er cellene som utgjør sunn brusk.
Små kuler
Forskerne designet et sfærisk molekyl i nanoskala som bærer for IGF-1. Molekylet består av mange grener, kalt dendrimerer, som kommer fra en sentral kjerne.
Hver gren slutter med en positivt ladet region som tiltrekkes av den negative ladningen på overflaten av kondrocytter.
Molekylene inkluderer også en svingende polymerarm som dekker over og nøytraliserer nøyaktig de positive ladningene. Forskerne festet IGF-1-molekyler til overflaten av denne sfæren og injiserte forbindelsen i leddene til rotter.
Når disse partiklene er i kroppen, binder de seg til brusk, og lymfedrenering kan ikke fjerne dem. Derfra kan de begynne å diffundere inn i vevet.
Kulene binder seg imidlertid ikke permanent, da dette vil holde dem låst til overflaten av brusk. Den fleksible polymerarmen dekker av og til ladningene, slik at molekylet kan bevege seg og senke seg dypere ned i vevet.
"Vi fant et optimalt ladeområde slik at materialet både kan binde vevet og bindes opp for videre diffusjon, og ikke være så sterkt at det bare blir sittende fast på overflaten."
Hovedstudieforfatter Brett Geiger, en MIT-student
Når IGF-1 introduseres til kondrocyttene, induserer det frigjøring av proteoglykaner, eller råmaterialet fra brusk. IGF-1 oppmuntrer også mobilvekst og reduserer hastigheten på celledød.
Utvide det terapeutiske vinduet
Forskerne injiserte dette hybridmolekylet i rotter. Den hadde en halveringstid på 4 dager (tiden det tar for stoffet å redusere til halvparten av det opprinnelige volumet), som er rundt 10 ganger lenger enn når forskere injiserer IGF-1 alene. Det er viktigere at den terapeutiske effekten varte i 30 dager.
Sammenlignet med rotter som ikke mottok stoffet, reduserte de som så redusert leddskade. Det var også en betydelig reduksjon i betennelse.
Selvfølgelig er rottebrusk mye tynnere enn hos mennesker; deres er rundt 100 mikrometer tykke, mens et menneske er nærmere 1 millimeter.
I et eget eksperiment beviste forskerne at disse molekylene var i stand til å trenge inn i en tykkelse som ville være relevant for en menneskelig pasient.
Dette er bare den første fasen av forskning som undersøker bruken av disse molekylene for å levere medisiner i brusk. Teamet planlegger å fortsette på samme linje og studere andre kjemikalier, inkludert medisiner som blokkerer inflammatoriske cytokiner og nukleinsyrer, inkludert DNA og RNA.
Studien vises sammen med en redaksjonell om bruk av nanoteknologi i slitasjegiktforskning. Forfatteren, Christopher H. Evans, skriver:
“Dette er svært oppmuntrende data. [...] [T] her er det ikke noe annet legemiddeltilførselssystem som kan påvirke metabolismen av kondrocytter in situ gjennom hele tykkelsen av leddbrusk på en vedvarende måte. ”
Selv om den nye metoden er i sin spede begynnelse, kan denne tilnærmingen til slutt bety at leger kan redusere slitasjegikt i løpet av hver uke eller månedlig injeksjon.
