Onderzoekers van University of Central Florida werken aan een nieuwe technologie waarbij minuscule biologische blaasjes medicijnen gericht naar specifieke plekken in het lichaam kunnen transporteren. De techniek moet behandelingen voor onder meer hartziekten en kanker effectiever maken én bijwerkingen verminderen.
De technologie werd ontwikkeld door Dinender Singla en maakt gebruik van exosomen: microscopisch kleine blaasjes die van nature door cellen worden uitgescheiden om met elkaar te communiceren. Volgens de onderzoekers kunnen deze exosomen worden omgevormd tot slimme transportsystemen voor medicijnen. De universiteit heeft inmiddels patentbescherming aangevraagd voor de technologie, die op termijn richting klinische studies moet worden gebracht.
Exosomen voor medicijnafgifte
Exosomen zijn van nature betrokken bij communicatie tussen cellen en kunnen biologisch materiaal vervoeren. Het onderzoeksteam van Singla ontwikkelde een methode om therapeutische stoffen in deze blaasjes te verpakken en ze vervolgens te voorzien van specifieke biologische markers. Die zorgen ervoor dat de exosomen hun bestemming in het lichaam gericht kunnen vinden. Volgens Singla werkt het systeem als een soort “slimme microbubbels” die medicijnen precies afleveren op de plek waar ze nodig zijn.
Dat kan vooral relevant zijn bij aandoeningen waarbij medicijnen nu vaak in hoge doseringen worden toegediend zonder zekerheid dat ze effectief de juiste locatie bereiken. Bij hartziekten bijvoorbeeld gebruiken patiënten vaak meerdere geneesmiddelen tegelijk, terwijl een deel van die medicatie ook andere organen beïnvloedt. De onderzoekers hopen dat gerichte toediening de effectiviteit van behandelingen verhoogt en tegelijkertijd de belasting voor het lichaam verlaagt.
Voorkomen hartschade bij kankerbehandeling
Een belangrijk onderzoeksgebied richt zich op schade aan het hart die kan ontstaan door kankerbehandelingen zoals chemotherapie en bestraling van de borstkas. Die behandelingen veroorzaken soms ontstekingsreacties die gezond hartweefsel aantasten.
Het onderzoeksteam ontwikkelde daarom exosomen die ontstekingsremmende medicatie rechtstreeks naar beschadigd hartweefsel kunnen brengen. Tegelijkertijd werken de onderzoekers aan toepassingen waarbij kankerbestrijdende medicijnen via dezelfde technologie gericht worden toegediend aan tumoren. Voor de eerste laboratoriumstudies kozen de onderzoekers triple-negatieve borstkanker, een agressieve vorm van borstkanker met relatief beperkte behandelopties en een lagere overlevingskans dan andere vormen van de ziekte.
Volgens het onderzoeksteam lieten laboratoriumtesten zien dat de therapie kankercellen effectief kon doden met aanzienlijk lagere doseringen dan bij traditionele chemotherapie. Tegelijkertijd leek het systeem het hart beter te beschermen tegen schade. De combinatie van kankerbehandeling en bescherming van gezond weefsel maakt de technologie volgens de onderzoekers bijzonder interessant voor toekomstige oncologische therapieën.
Klinische toepassing
De volgende stap is het geschikt maken van de technologie voor klinisch gebruik en het opstarten van studies voor goedkeuring door de Amerikaanse toezichthouder FDA. Om dat traject te versnellen werkt Singla samen met ondernemer en investeerder Chakri Toleti, die eerder actief was in digitale zorgtechnologie en AI-platformen.
Volgens Toleti vertegenwoordigt de technologie een fundamenteel andere manier van denken over gerichte therapieën en regeneratieve geneeskunde. Binnen het project werd inmiddels ook het bedrijf Exomic opgericht om de verdere ontwikkeling van de technologie richting marktintroductie te ondersteunen.
Precisiegeneeskunde
Naast mogelijke toepassingen voor hart- en vaatziekten en kanker zien de onderzoekers bredere kansen voor exosoom-gebaseerde therapieën binnen de precisiegeneeskunde. Omdat exosomen biologisch compatibel zijn en gericht kunnen worden aangepast, zouden ze in de toekomst voor uiteenlopende aandoeningen ingezet kunnen worden.
Vooralsnog bevindt de technologie zich echter nog in een vroege onderzoeksfase. Verdere validatie en klinische studies zijn nodig om vast te stellen hoe veilig en effectief de methode bij mensen daadwerkelijk is. Volgens de onderzoekers laat het project vooral zien hoe biomedische technologie, materiaalwetenschap en gerichte medicijnafgifte steeds sterker samenkomen in de ontwikkeling van nieuwe medicatie en behandelingen.
Innovatie medicijnafgifte
Enkele weken geleden berichtten wij over de ontwikkeling van biologisch afbreekbare minirobots voor gerichte medicijnafgifte. Minirobits die verpakt worden in een capsule die kan worden doorgeslikt. Eenmaal in het lichaam bewegen ze zelfstandig naar een specifieke locatie, waar ze van vorm veranderen om taken uit te voeren, zoals het verzamelen van weefsel of het lokaal toedienen van medicijnen.
In tegenstelling tot eerdere microrobots zijn deze varianten volledig van metaal gemaakt, waardoor ze steviger zijn en toch veilig afbreken in het lichaam. De afbraaksnelheid kan variëren van minuten tot maanden. Volgens de onderzoekers kan de technologie op termijn een minder invasief alternatief bieden voor traditionele endoscopische procedures en injectiebehandelingen.
