Bolehkah nanotek memperlambat kemajuan osteoartritis?

Masih belum ada penawar untuk osteoartritis. Walau bagaimanapun, satu pendekatan nanoteknologi inovatif dapat membantu menghantar agen terapeutik lebih jauh ke tulang rawan yang terjejas dan tetap aktif lebih lama.

Osteoartritis sering mempengaruhi sendi yang menanggung beban, seperti lutut (ditunjukkan di sini).

Terutama keadaan yang berkaitan dengan orang dewasa yang lebih tua, osteoartritis adalah keadaan yang melemahkan.

Mempengaruhi tulang rawan pada sendi badan, osteoartritis memberi kesan kepada kira-kira 26 juta orang di Amerika Syarikat.

Kadang-kadang, keadaan bermula dengan kecederaan atau kerosakan yang berkaitan dengan penyakit pada sendi.

Pada masa lain, ia disebabkan oleh kehausan yang disebabkan oleh penggunaan bertahun-tahun.

Dalam semua kes, saat ini tidak ada cara untuk menghentikan perkembangannya. Seperti yang ada, satu-satunya pilihan yang ada adalah ubat untuk menghilangkan rasa sakit yang berkaitan.

Apabila penduduk semakin tua dan bertambah berat - kedua-dua faktor risiko osteoartritis - ia menjadi masalah yang lebih besar.

Tambahan pula, kerana kesakitan adalah gejala utama, osteoartritis menyumbang kepada krisis ketagihan opioid. Mencari kaedah inovatif untuk melakukan serangan dalam perjalanan penyakit ini lebih mendesak daripada sebelumnya.

Masalah penyampaian ubat

Baru-baru ini, penyelidik dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge terlibat. Mereka meneroka kaedah menggunakan nanoteknologi untuk meningkatkan ubat osteoartritis eksperimen.

Mereka menerbitkan penemuan mereka dalam jurnal Perubatan Translasional awal minggu ini.

Selama bertahun-tahun, saintis telah menggunakan pelbagai jenis bahan kimia untuk melawan osteoartritis. Ada yang menunjukkan janji pada model haiwan, tetapi setakat ini, tidak ada yang terbukti berguna pada pesakit manusia.

Penulis kajian baru percaya bahawa "[m] salah satu kekurangan ini berakar pada penyampaian ubat yang tidak mencukupi."

Ini kerana dua sebab utama. Pertama, sendi mempunyai kekurangan bekalan darah, yang bermaksud bahawa pakar mesti menyuntik ubat terus ke sendi itu sendiri. Kedua, saliran limfa cenderung membuang sebatian yang disuntik ke dalam sendi dengan cepat.

Untuk mengatasi halangan ini, para saintis memfokuskan diri untuk merancang cara untuk menghantar dan menyimpan ubat dalam jangka masa yang lebih lama sambil juga menyelam lebih dalam ke tulang rawan, sehingga membawa ubat terus ke sel-sel di mana ia diperlukan.

Ubat yang mereka fokuskan adalah faktor pertumbuhan seperti insulin (IGF-1), sebatian yang telah menunjukkan janji dalam beberapa ujian klinikal. Faktor pertumbuhan ini mendorong pertumbuhan dan kelangsungan hidup chondrocytes, yang merupakan sel yang membentuk tulang rawan yang sihat.

Lingkaran kecil

Para penyelidik merancang molekul sfera nano sebagai pembawa untuk IGF-1. Molekul terdiri daripada banyak cabang, yang disebut dendrimer, yang berasal dari inti pusat.

Setiap cabang diakhiri dengan kawasan bermuatan positif yang tertarik dengan muatan negatif pada permukaan chondrocytes.

Molekul-molekul itu juga merangkumi lengan polimer berayun yang menutup dan secara berkala meneutralkan cas positif. Para penyelidik melekatkan molekul IGF-1 ke permukaan sfera ini dan menyuntikkan sebatian itu ke dalam sendi tikus.

Setelah zarah-zarah ini berada di dalam badan, zarah-zarah tersebut mengikat pada tulang rawan dan saliran limfa tidak dapat mengeluarkannya. Dari sana, mereka boleh mula meresap ke tisu.

Walau bagaimanapun, sfera tidak terikat secara kekal, kerana ini akan menjadikannya terkunci ke permukaan tulang rawan. Lengan polimer fleksibel kadang-kadang meliputi cas, memungkinkan molekul bergerak dan tenggelam lebih dalam ke tisu.

"Kami menjumpai julat pengisian yang optimum sehingga bahan dapat mengikat tisu dan terikat untuk penyebaran lebih lanjut, dan tidak begitu kuat sehingga hanya tersekat di permukaan."

Pengarang kajian utama Brett Geiger, seorang pelajar siswazah MIT

Oleh kerana IGF-1 diperkenalkan pada chondrocytes, ini mendorong pelepasan proteoglikan, atau bahan mentah tulang rawan. IGF-1 juga mendorong pertumbuhan sel dan mengurangkan kadar kematian sel.

Memanjangkan tetingkap terapi

Para penyelidik menyuntikkan molekul hibrid ini ke sendi tikus. Ia mempunyai waktu paruh selama 4 hari (masa yang diperlukan ubat untuk mengurangkan hingga separuh jumlah awalnya), iaitu sekitar 10 kali lebih lama daripada ketika saintis menyuntikkan IGF-1 sahaja. Yang penting, kesan terapeutiknya berlangsung selama 30 hari.

Berbanding dengan tikus yang tidak menerima ubat, tikus yang melihat mengurangkan kerosakan sendi. Juga, terdapat penurunan keradangan yang ketara.

Sudah tentu, tulang rawan tikus jauh lebih tipis daripada manusia; tebalnya sekitar 100 mikrometer, sedangkan manusia lebih dekat dengan 1 milimeter.

Dalam eksperimen yang berasingan, para saintis membuktikan bahawa molekul-molekul ini dapat menembusi ke ketebalan yang relevan untuk pesakit manusia.

Ini hanyalah fasa pertama penyelidikan yang menyiasat penggunaan molekul ini untuk menghantar ubat ke tulang rawan. Pasukan ini merancang untuk meneruskan perjalanan yang sama dan mengkaji bahan kimia lain, termasuk ubat-ubatan yang menyekat sitokin dan asid nukleik radang termasuk DNA dan RNA.

Kajian ini muncul bersama dengan editorial mengenai penggunaan nanoteknologi dalam penyelidikan osteoartritis. Pengarangnya, Christopher H. Evans, menulis:

"Ini adalah data yang sangat menggalakkan. […] [T] di sini tidak ada sistem penyampaian ubat lain yang dapat mempengaruhi metabolisme chondrocytes in situ sepanjang ketebalan penuh tulang rawan artikular secara berterusan. ”

Walaupun kaedah baru masih dalam tahap awal, pendekatan ini akhirnya mungkin bermaksud bahawa doktor dapat memperlambat perjalanan osteoartritis dengan suntikan dua minggu sekali atau bulanan.