Chronische aandoeningen gaan vaak gepaard met een leven lang pillen slikken, injecties zetten of strenge behandelschema’s volgen. Dat kan voor patiënten een constante en soms belastende factor in het dagelijks leven zijn.
Amerikaanse onderzoekers werken aan een alternatief dat die dagelijkse belasting mogelijk kan verminderen: implanteerbare ‘levende apotheken’ die continu medicijnen in het lichaam zelf produceren.
Ze ontwikkelden een klein apparaat met genetisch gemodificeerde cellen die meerdere biologische medicijnen tegelijk kunnen aanmaken, terwijl een ingebouwd systeem de cellen van zuurstof voorziet en in leven houdt. Dat kan op termijn leiden tot langdurige behandelingen zonder dagelijkse medicijninname, vooral voor complexe therapieën met biologicals.
Biologische medicijnen
Juist die biologicals spelen namelijk een steeds grotere rol in de behandeling van chronische ziekten. Biologicals zijn medicijnen die bestaan uit natuurlijke eiwitten, meestal antilichamen. Ze worden gemaakt uit levende organismen zoals cellen of micro-organismen.
In tegenstelling tot klassieke medicatie die vaak het hele immuunsysteem onderdrukt, richten deze middelen zich heel specifiek op bepaalde ontstekingseiwitten. Daardoor zijn ze vaak effectiever, maar ook complexer en duurder dan traditionele medicijnen.
Een valkuil bij behandelingen met meerdere van deze biologische medicijnen tegelijk is dat ze vaak sterk verschillende halfwaardetijden hebben. Onderzoeker Jonathan Rivnay legt uit dat het daardoor lastig is om stabiele spiegels van meerdere medicijnen te behouden. Volgens hem kan het implantaat met ‘levende apotheek’ hiervoor een oplossing bieden.
HOBIT: de levende apotheek
Het implantaat, genaamd HOBIT (hybrid oxygenation bioelectronics system for implanted therapy), combineert biological-producerende cellen met zuurstofproducerende elektronica in een apparaatje ongeveer ter grootte van een stuk kauwgom.
De cellen in het implantaat zijn zo ontworpen dat ze drie verschillende biologics tegelijk kunnen produceren: een hiv-antilichaam, een GLP-1-achtig eiwit dat wordt gebruikt bij de behandeling van diabetes type 2 en leptine, een hormoon dat de eetlust en stofwisseling reguleert.
Leestip: Eindelijk gelukt: microrobots, zo klein als een zandkorrel, leveren medicijnen af via je bloedvaten
Frisse luchttoevoer
Een belangrijke uitdaging bij dit soort implantaten is zuurstof. Wanneer veel cellen dicht op elkaar zitten, concurreren ze om zuurstof om te overleven. Zonder voldoende toevoer sterven cellen af, waardoor de productie van medicijnen afneemt. HOBIT pakt dit probleem aan door zuurstof direct in het implantaat te genereren, precies waar de cellen het nodig hebben.
Het apparaat bestaat uit drie onderdelen: een celkamer, een miniatuur zuurstofgenerator en elektronica met een batterij die de zuurstofproductie regelt en draadloos kan communiceren met externe apparaten. Dankzij die lokale zuurstoftoevoer blijven de cellen beter in leven en kunnen ze dichter op elkaar worden verpakt.
Testrondes bleken een succes
In proeven met ratten bleven de niveaus van alle drie de geproduceerde medicijnen gedurende 30 dagen stabiel. Bij implantaten zonder de ingebouwde zuurstoftoevoer verdwenen middelen met een korte halfwaardetijd al na een week uit het bloed. Na afloop bleek ongeveer 65 procent van de cellen in de zuurstofrijke implantaten nog levensvatbaar, tegenover ongeveer 20 procent in de implantaten zonder zuurstoftoevoer.
De onderzoekers willen de technologie nu verder testen in grotere diermodellen en uiteindelijk toepassen bij specifieke ziekten. “Op termijn zouden dit soort implantaten kunnen functioneren als programmeerbare medicijnfabrieken in het lichaam”, concludeert Rivnay. “En zo complexe behandelingen leveren die vandaag simpelweg niet mogelijk zijn.”
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
