Poate nanotehnologia să încetinească progresul osteoartritei?
Încă nu există un remediu pentru osteoartrita. Cu toate acestea, o abordare nanotehnologică inovatoare poate ajuta la trimiterea unor agenți terapeutici mai adânci în cartilajul afectat și să rămână activ mai mult timp.
În principal, o afecțiune asociată cu adulții în vârstă, osteoartrita este o afecțiune debilitantă.
Afectând cartilajul articulațiilor corpului, osteoartrita afectează aproximativ 26 de milioane de oameni din Statele Unite.
Uneori, afecțiunea începe cu o leziune sau o afectare a articulației legate de boală.
Alteori, se datorează uzurii cauzate de ani de utilizare.
În toate cazurile, în prezent nu există nicio modalitate de a opri progresul acesteia. În starea actuală, singurele opțiuni disponibile sunt medicamentele pentru ameliorarea durerii asociate.
Pe măsură ce populația devine din ce în ce mai în vârstă și mai grea - ambii factori de risc pentru osteoartrita - devine o problemă și mai mare.
Mai mult, deoarece durerea este simptomul predominant, osteoartrita contribuie la criza dependenței de opioide. Găsirea unor modalități inovatoare de a interveni în marșul acestei boli este mai presantă ca niciodată.
Problema livrării medicamentelor
Recent, s-au implicat cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) din Cambridge. Ei au explorat modalități de utilizare a nanotehnologiei pentru a îmbunătăți medicamentele pentru osteoartrită experimentale.
Ei și-au publicat concluziile în jurnal Medicina translațională la inceputul saptamanii.
De-a lungul anilor, oamenii de știință au pus o gamă largă de substanțe chimice împotriva osteoartritei. Unii s-au arătat promițători în modelele animale, dar până în prezent, niciunul nu s-a dovedit util la pacienții umani.
Autorii noului studiu consideră că „[m] oricare dintre aceste neajunsuri au la bază livrarea inadecvată de medicamente”.
Aceasta este din două motive principale. În primul rând, articulațiile au o lipsă de aport de sânge, ceea ce înseamnă că specialiștii trebuie să injecteze medicamente direct în articulații. În al doilea rând, drenajul limfatic tinde să îndepărteze rapid compușii injectați în articulații.
Pentru a depăși acest obstacol, oamenii de știință s-au concentrat pe proiectarea unei modalități de livrare și menținere a medicamentelor în articulație pentru o perioadă mai lungă de timp, în timp ce, de asemenea, se scufundă mai adânc în cartilaj, ducând astfel medicamente direct la celulele unde este nevoie.
Medicamentul pe care s-au concentrat a fost factorul 1 de creștere asemănător insulinei (IGF-1), un compus care s-a dovedit promițător în unele studii clinice. Acest factor de creștere promovează creșterea și supraviețuirea condrocitelor, care sunt celulele care alcătuiesc cartilajul sănătos.
Sferele mici
Cercetatorii au proiectat o molecula sferica la scara nanometrica ca purtator pentru IGF-1. Molecula este compusă din multe ramuri, numite dendrimeri, care emană dintr-un miez central.
Fiecare ramură se termină cu o regiune încărcată pozitiv, care este atrasă de sarcina negativă de pe suprafața condrocitelor.
Moleculele includ, de asemenea, un braț de polimer oscilant care acoperă și neutralizează intermitent sarcinile pozitive. Cercetătorii au atașat molecule IGF-1 la suprafața acestei sfere și au injectat compusul în articulațiile șobolanilor.
Odată ce aceste particule sunt în corp, acestea se leagă de cartilaj, iar drenajul limfatic nu le poate îndepărta. De acolo, pot începe să se difuzeze în țesut.
Cu toate acestea, sferele nu se leagă permanent, deoarece acestea le-ar ține blocate la suprafața cartilajului. Brațul flexibil din polimer acoperă ocazional sarcinile, permițând moleculei să se miște și să se scufunde mai adânc în țesut.
„Am găsit o gamă optimă de încărcare, astfel încât materialul să poată lega țesutul și să se lege pentru difuzie ulterioară și să nu fie atât de puternic încât să se blocheze la suprafață”.
Autor principal al studiului, Brett Geiger, student absolvent al MIT
Deoarece IGF-1 este introdus în condrocite, acesta induce eliberarea proteoglicanilor sau a materiei prime a cartilajului. IGF-1 încurajează, de asemenea, creșterea celulară și reduce rata morții celulare.
Extinderea ferestrei terapeutice
Cercetătorii au injectat această moleculă hibridă în articulațiile șobolanilor. A avut un timp de înjumătățire de 4 zile (timpul necesar medicamentului pentru a reduce la jumătate din volumul inițial), care este de aproximativ 10 ori mai lung decât atunci când oamenii de știință injectează singur IGF-1. Important, efectul său terapeutic a durat 30 de zile.
În comparație cu șobolanii care nu au primit medicamentul, cei care au primit au afectat articulațiile reduse. De asemenea, a existat o reducere semnificativă a inflamației.
Desigur, cartilajul șobolanului este mult mai subțire decât cel al oamenilor; a lor are o grosime de aproximativ 100 micrometri, în timp ce a omului este mai aproape de 1 milimetru.
Într-un experiment separat, oamenii de știință au demonstrat că aceste molecule au fost capabile să pătrundă până la o grosime care ar fi relevantă pentru un pacient uman.
Aceasta este doar prima fază a cercetării care investighează utilizarea acestor molecule pentru a livra medicamente în cartilaj. Echipa intenționează să continue pe aceeași linie și să studieze alte substanțe chimice, inclusiv medicamente care blochează citokinele inflamatorii și acizii nucleici, inclusiv ADN și ARN.
Studiul apare alături de un editorial privind utilizarea nanotehnologiei în cercetarea osteoartritei. Autorul, Christopher H. Evans, scrie:
„Acestea sunt date foarte încurajatoare. […] [T] aici nu există un alt sistem de administrare a medicamentelor care să poată influența metabolismul condrocitelor in situ pe toată grosimea cartilajului articular într-un mod susținut. ”
Deși noua metodă este la început, această abordare ar putea însemna în cele din urmă că medicii ar putea încetini în mod semnificativ evoluția osteoartritei cu injecții bi-săptămânale sau lunare.
