Forskere forbedrer, hvordan et peptid kan leveres til det syge hjertevæv hos mus via nanoteknologi

School of Medicine forskere har udviklet en ny formel til levering af det terapeutiske peptid apelin til hjertevæv. Leveringssystemet, hvilket dramatisk øger peptidets stabilitet, viser løfte om behandling af hjertesygdomme hos mennesker, sagde forskerne.

Mus med induceret hjertehypertrofi og hjertesvigt, der fik apelin gennem det nye leveringssystem, viste signifikant forbedring, sagde Jayakumar Rajadas, Ph.d., grundlægger og direktør for skolens biomaterialer og avancerede laboratorier til levering af lægemidler.

Et papir, der beskriver resultaterne, blev offentliggjort 13. oktober i online Biomaterialer .

"Dette er en meget vigtig udvikling inden for kardiovaskulær terapi, "sagde Rajadas, en højtstående forfatter til avisen, som også er assisterende direktør for kardiovaskulær farmakologisk afdeling i Stanford Cardiovascular Institute. Hovedforfatteren er postdoktor Vahid Serpooshan, MD, Ph.d.

Hjertetilstanden kendt som hypertrofi, som almindeligvis tilskrives pludselig død hos atleter, er generelt en arvelig sygdom, der udløses af hjertestress på grund af ekstrem træning, forhøjet blodtryk, ventilfejl eller ventrikelinfarkt.

Kort plasmahalveringstid for apelin

G-proteinkoblede receptorer på overfladen af ​​hjertevæv fungerer som stresssensorer. De binder med apelinpeptidet i en proces, der er afgørende for at forhindre hjertesvigt. Når hjertet er overbelastet af forskellige stressfaktorer, kroppen producerer mere apelin til denne proces. Selvom det er uklart hvorfor, patienter med hypertrofi har lave niveauer af apelin, som yderligere bruges op med ekstra stressorer, såsom hypertension.

I en behandlingsmodel, der ligner at give insulin til diabetespatienter, læger har forsøgt at behandle disse hjertesygdomme med doser af apelin. Det terapeutiske middel afleveres intravenøst ​​til det kardiovaskulære væv, men på grund af dets korte halveringstid-stoffet elimineres hurtigt fra blodplasma-har denne behandling været begrænset.

"Denne fremgangsmåde viste sig at være udfordrende, da apelin har en meget kort halveringstid på cirka otte minutter i blodet og dermed begrænset biotilgængelighed, "Sagde Rajadas.

Rajadas, en ekspert inden for nanoteknologi - konstruktion af funktionelle systemer i molekylær skala til at skabe "nanostrukturer" - så et potentiale for at forbedre leveringssystemet af peptidet til hjertevævet. Nanoteknologi er blevet brugt til at stabilisere terapeutiske midler i kroppen og målrette dem mod bestemte væv i de sidste 10 år, han sagde. I dette tilfælde, tanken var at beskytte de hurtigt nedbrydende apelinpeptider med store, stabile molekyler under deres transport til målvævet.

Den trojanske hest

Forskergruppen udviklede en ny teknik til at øge stabiliteten af ​​de skrøbelige apelinpeptider ved at beskytte dem med et lipiddæksel, som Rajadas kalder "Trojan horse" -leveringsmetode. Liposom "nanocarrier" indkapsler apelinet og smutter det gennem blodet til hjertevævet.

De resulterende apelin "nanobullets, "som forskerne henviser til dem, blev derefter leveret gennem blodsystemet til det kardiovaskulære væv hos mus med inducerede hypertrofiske hjertesygdomme. Teorien var, at apelinen ikke ville blive frigivet, før den var nær hjertevævet.

Da forskere leverede nanopartikelpræparatet i to skud over 14 dage til musene, dyrene viste dramatisk bedring sammenlignet med dem i kontrolgruppen, som kun modtog saltvand eller behandling med afdækket apelin, Sagde Rajadas.

"Apelin i denne form kunne i sidste ende bruges som behandling af mennesker leveret som et skud frem for intravenøst ​​som tidligere, "sagde Rajadas." Tanken er, at regelmæssige månedlige eller halvårlige skud kan lære symptomer. "