Sikker nano-bærer leverer medicin direkte til celler

Medicin har ofte uønskede bivirkninger. En grund er, at de ikke kun når de usunde celler, som de er beregnet til, men også når og har indflydelse på raske celler. Forskere ved det tekniske universitet i München (TUM), arbejder sammen med KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, har udviklet en stabil nano-bærer til medicin. En særlig mekanisme sikrer, at stofferne kun frigives i syge celler.

Den menneskelige krop består af milliarder af celler. I tilfælde af kræft, arvet i flere af disse celler ændres patologisk, så cellerne deler sig ukontrolleret. Årsagen til virusinfektioner findes også i de berørte celler. Under kemoterapi f.eks. medicin bruges til at forsøge at ødelægge disse celler. Imidlertid, terapien påvirker hele kroppen, skader også sunde celler og resulterer i bivirkninger, som nogle gange er ret alvorlige.

Et team af forskere ledet af prof. Oliver Lieleg, Professor i biomekanik og medlem af TUM München School of BioEngineering, og prof. Thomas Crouzier fra KTH har udviklet et transportsystem, som kun frigiver de aktive stoffer i medicin i berørte celler. "Medikamentbærerne accepteres af alle celler, " Lieleg forklarer. "Men kun de syge celler bør være i stand til at udløse frigivelsen af ​​det aktive stof."

Syntetisk DNA holder lægemiddelbærerne lukkede

Forskerne har nu vist, at mekanismen fungerer i tumormodelsystemer baseret på cellekulturer. Først pakkede de de aktive ingredienser. Til dette formål, de brugte såkaldte muciner, hovedingrediensen i slimet, som f.eks. findes på slimhinderne i munden, mave og tarme. Muciner består af en proteinbaggrund, hvortil sukkermolekyler er koblet. "Da muciner forekommer naturligt i kroppen, åbnede mucinpartikler kan senere nedbrydes af cellerne, " siger Lieleg.

En anden vigtig del af pakken forekommer også naturligt i kroppen:deoxyribonukleinsyre (DNA), bæreren af ​​vores genetiske information. Forskerne skabte syntetisk DNA-strukturer med de egenskaber, de ønskede, og bandt disse strukturer kemisk til mucinerne. Hvis der nu tilsættes glycerol til opløsningen indeholdende mucin-DNA-molekylerne og den aktive ingrediens, opløseligheden af ​​mucinerne falder, de foldes sammen og omslutter det aktive middel. DNA-strengene binder sig til hinanden og stabiliserer dermed strukturen, så mucinerne ikke længere kan udfolde sig selv.

Låsen til nøglen

De DNA-stabiliserede partikler kan kun åbnes med den rigtige "nøgle" for igen at frigive de indkapslede aktivstofmolekyler. Her bruger forskerne det, man kalder mikroRNA-molekyler. RNA eller ribonukleinsyre har en struktur, der ligner DNA's struktur og spiller en stor rolle i kroppens syntese af proteiner; det kan også regulere andre celleprocesser.

"Kræftceller indeholder mikroRNA-strenge, hvis struktur vi kender præcist, " forklarer Ceren Kimna, hovedforfatter af undersøgelsen. "For at bruge dem som nøgler, vi modificerede låsen i overensstemmelse hermed ved omhyggeligt at designe de syntetiske DNA-strenge, som stabiliserer vores medicinbærerpartikler." DNA-strengene er struktureret på en sådan måde, at mikroRNA'et kan binde sig til dem og som et resultat nedbryde de eksisterende bindinger, som stabiliserer strukturen De syntetiske DNA-strenge i partiklerne kan også tilpasses til mikroRNA-strukturer, som forekommer med andre sygdomme, såsom diabetes eller hepatitis.

Den kliniske anvendelse af den nye mekanisme er endnu ikke blevet testet; yderligere laboratorieundersøgelser med mere komplekse tumormodelsystemer er nødvendige først. Forskerne planlægger også at undersøge yderligere ændring af denne mekanisme for at frigive aktive stoffer for at forbedre eksisterende kræftbehandlinger.