De laatste jaren worden steeds vaker medicijnen op basis van eiwitten gebruikt om ziekten zoals kanker en hiv te behandelen. Een probleem met dergelijke medicijnen is dat de afgifte snel plaatsvindt en het medicijn dus relatief vaak moet worden toegediend. Een team van onderzoekers ontwikkelt nu een nieuwe methode waarbij eiwitten niet los rondzweven, maar stevige pakketjes vormen. Op die manier wordt de afgifte vertraagd en hoeft het medicijn minder vaak te worden toegediend.
Eiwitten zijn heel klein (slechts enkele nanometers groot) en daardoor verspreiden ze zich snel. Wanneer je eiwitten op gecontroleerde wijze grotere deeltjes (aggregaten) laat vormen, komen ze langzamer vrij. Momenteel wordt dit gedaan met technieken zoals jetmilling en spray-drying. Het nadeel van deze technieken is echter dat ze de chemische structuur of werking van de eiwitten kunnen beschadigen.
Nieuwe methode
Remco Tuinier, hoogleraar Fysische Chemie aan de TU/e, en zijn collega’s hebben nu een nieuwe methode bedacht in samenwerking met DSM Biomedical, een bedrijf dat zich richt op de ontwikkeling van materialen voor fabrikanten van biofarmaceutische producten. Hierbij wordt polyethyleenglycol (PEG) (polymeren) toegevoegd aan een mengsel van kleine deeltjes. Daarna wordt het mengsel snel ingevroren.
De PEG zorgt ervoor dat de eiwitten aggregaten van de juiste grootte vormen. Door het invriezen worden deze aggregaten gefixeerd. De eiwitaggregaten kunnen vervolgens worden ‘ingepakt’ in nog grotere microndeeltjes, die vaak worden gebruikt bij medische toepassingen. En dat zorgt er uiteindelijk voor dat de medicijnen langzamer en gecontroleerder worden afgegeven.
Belangrijke mijlpaal
De ontdekking van de eerste microdeeltjes was volgens Tuinier een belangrijke mijlpaal in het ontwikkelingsproces. De onderzoekers wisten toen nog niet hoe snel het invriesproces zou verlopen. Wanneer dit te snel zou zijn, zouden de eiwitten te klein blijven. “Toen we vervolgens ontdekten dat het aanpassen van de eindtemperatuur tijdens het vriezen de grootte van de aggregaten beïnvloedde, beseften we dat ons onderzoek wel eens een nuttige toepassing in de farmaceutische industrie zou kunnen opleveren.”
Inmiddels is duidelijk dat de nieuwe methode inderdaad van grote waarde kan zijn in de medische wereld. Zo kan bijvoorbeeld het aantal injecties dat patiënten tijdens een kankerbehandeling krijgen worden teruggebracht tot veel minder injecties, omdat het medicijn veel langer werkzaam blijft in het lichaam. Het team is nu bezig de methode verder te optimaliseren.
Binnen enkele jaren inzetbaar
Tuinier verwacht dat binnen enkele jaren de eerste medicijnen op de markt zullen komen die met de nieuwe methode zijn ontwikkeld. Doordat de polymeren die worden gebruikt al zijn goedgekeurd voor medische toepassing, kan het ontwikkelingsproces met enkele jaren worden verkort.
Op dit moment werken de onderzoekers samen met DSM Biomedical aan de ontwikkeling van een flexibele aanpak om te zorgen dat de methode breed toepasbaar is. Tuinier: “Voor de behandeling van kanker of HIV zijn namelijk verschillende typen eiwitten nodig, elk met unieke eigenschappen zoals grootte en lading.”
Medicijnafgifte reguleren
Het team van Tuinier zijn niet de enige onderzoekers die zich bezighouden met het reguleren van de medicijnafgifte. Eind vorig jaar werd bekend dat wetenschappers van de Universiteit van Galway (Ierland) en MIT samen een AI-gestuurd robotimplantaat hadden ontwikkeld. De robot is in staat om gedurende langere tijd medicatie in het lichaam van een patiënt te transporteren en op de juiste plek af te leveren. Daarnaast kan het implantaat fibrotische inkapseling voorkomen, een afweerreactie van het immuunsysteem van het lichaam op implantaten.
