211service.com
Magnetische celtherapie
Stents zijn uitzetbare roestvrijstalen steigers die gewoonlijk worden gebruikt om verstopte slagaders te openen. Maar het inbrengen van een stent kan de binnenwand van een slagader beschadigen, en slagaders met een stent kunnen na enkele maanden weer sluiten, wat bloedstolsels en mogelijk hartaanvallen kan veroorzaken. Nu hebben onderzoekers van het Children's Hospital in Philadelphia een manier bedacht om minuscule ijzerhoudende nanodeeltjes en een magnetisch veld te gebruiken om cellen met therapeutische eigenschappen naar de plaatsen van stalen stents te leiden. De cellen zouden onder meer kunnen helpen bij het herstellen van arteriële schade en het voorkomen van stolling.
Strutting hun spullen: Endotheelcellen geladen met magnetische nanodeeltjes gloeien fluorescerend rood op de steunen van een stalen stent.
Van stents is bekend dat ze ernstige trauma's veroorzaken, zegt Robert Levy, voorzitter van kindercardiologie in het Children's Hospital in Philadelphia. Het herstellen van bloedvaten met celtherapie is een zeer belangrijk concept dat kan worden gerealiseerd met magnetische targeting.
Levy en zijn collega's ontwikkelden nanodeeltjes, of kleine bolletjes, van polymelkzuur, een biologisch afbreekbaar polymeer dat wordt gebruikt in hechtingen en andere medische toepassingen. Het team laadde vervolgens elk nanodeeltje met een kleine dosis magnetisch reagerend ijzeroxide en bracht het in een runderendotheelcel - een cel die wordt aangetroffen in de binnenbekleding van een bloedvat. De rundercellen werden genetisch gewijzigd om een fluorescerende marker tot expressie te brengen, waardoor ze gemakkelijk detecteerbaar waren.
Vervolgens implanteerden de onderzoekers operatief kleine metalen stents in de halsslagaders van levende ratten. Ze injecteerden de ratten met een oplossing van behandelde endotheelcellen en creëerden een stabiel magnetisch veld rond elke rat met behulp van twee grote, externe elektromagnetische spoelen. Levy zegt dat het magnetische veld dat hij en zijn collega's toepasten minder dan een tiende was van de sterkte van de velden die worden gegenereerd door conventionele MRI-machines. Na 48 uur maakte het team beelden van de rat met behulp van bioluminescentiebeeldvorming.
De onderzoekers ontdekten dat het magnetische veld ervoor zorgde dat de cellen naar de metalen stents migreerden in twee scenario's: wanneer cellen direct in de halsslagader werden geïnjecteerd, vlakbij de stentlocatie, en wanneer ze verder weg werden geïnjecteerd, in de aortaboog, vanwaar ze had zich kunnen vertakken naar alle delen van het lichaam. In tests die geen magnetisch veld gebruikten, migreerden de cellen met weinig richting door het lichaam.
Het magnetisch sturen van cellen, met name endotheelcellen, naar de plaatsen van metalen stents kan een significant therapeutisch effect hebben, zegt Levy. Tijdens chirurgische implantatie hebben stents de neiging om endotheelcellen af te schrapen, waarvan de normale functies zijn het helpen voorkomen van bloedstolling. Endotheelcellen zijn ook barrières voor ontstekingscellen. Terwijl ontstekingscellen normaal gesproken naar een verwonding trekken om deze te helpen herstellen, bouwen ze bij afwezigheid van endotheelcellen overmatig op, waardoor arteriële blokkades ontstaan. In de afgelopen jaren zijn stents ontworpen om antistollingsmiddelen af te geven om te voorkomen dat slagaders opnieuw sluiten. Maar dergelijke medicijnafgevende stents hebben hun eigen problemen, waaronder het voorkomen dat endotheelcellen zich regenereren.
Twee jaar geleden merkten clinici dat grote aantallen patiënten problemen hadden met deze stents, waarschijnlijk omdat het endotheel niet goed genezen was, zegt Levy. Bloedstolling, myocardinfarcten en plotselinge sterfgevallen kwamen voor, en dit veroorzaakte veel opschudding over het gebruik van stents.
Levy hoopt dat het magnetisch sturen van nieuwe endotheelcellen naar bloedvaten veel van de problemen waarmee stents momenteel worden geconfronteerd, kan oplossen. Zijn team is van plan door te gaan met experimenteren op ratten, met behulp van endotheelcellen afkomstig van ratten in plaats van koeien, om het risico op afstoting te minimaliseren. Nu hij een manier heeft gevonden om cellen naar metalen stents te leiden, kijkt Levy ook naar andere mogelijke therapieën, waaronder stikstofmonoxide, waarvan bekend is dat het de bloedvaten ontspant en verwijdt. Hij is momenteel bezig met het ontwerpen van cellen om enzymen die stikstofmonoxide produceren genetisch tot expressie te brengen, en hij zal ze uiteindelijk laden met nanodeeltjes van ijzeroxide die ze naar de plaatsen van stents zullen drijven, waardoor slagaders verder worden geopend.
Levy voegt eraan toe dat de op magnetisme gebaseerde techniek toepassingen heeft buiten cardiovasculaire therapie. Bij de behandeling van longkanker gebruiken clinici bijvoorbeeld vaak metalen stents om de luchtwegen open te houden. De tumor van een patiënt kan echter blijven groeien en uiteindelijk de doorgang belemmeren ondanks het plaatsen van een stent. Magnetisch gerichte therapieën kunnen helpen bij het afleveren van specifieke medicijnen aan stentplaatsen om tumoren te behandelen, naast het openhouden van de luchtwegen.
Metalen implantaten worden ook veel gebruikt op andere gebieden, zoals orthopedie, voor complexe fracturen en het corrigeren van spinale kromming, waar celtherapieën ook nuttig kunnen zijn, zegt Levy. Stalen implantaten worden veel gebruikt in de geneeskunde en er zijn allerlei situaties waarin toepassingen kunnen worden toegepast.
Bovendien voorziet Levy dat dergelijke therapieën kunnen worden toegepast met conventionele MRI-machines. Het magnetische veld dat wordt gegenereerd door MRI-kernen is een orde van grootte krachtiger dan het veld dat Levy in zijn experimenten gebruikte, dus minder ijzeroxide-nanodeeltjes zouden hetzelfde effect kunnen hebben.
Robert Langer, instituutsprofessor aan het MIT, is van mening dat de techniek van Levy een veelbelovende stap is in de richting van gerichte celtherapieën. Ze waren in staat om meer drugs te lokaliseren in de doelgebieden, zegt hij. Ik vind het een leuk idee dat veel potentie heeft.