Met kunstmatig DNA zouden medicijnen ontwikkeld kunnen worden die verschillende werkzame onderdelen op specifieke momenten in het lichaam afgeven.
Voor sommige aandoeningen is het een vereiste: het slikken van een veelvoud aan pillen, allemaal in een bepaalde volgorde of op een specifiek tijdstip van de dag. Helaas lukt het patiënten in de praktijk niet altijd zich aan dat strikte schema te houden. Soms wordt een pil te laat, of zelfs helemaal niet ingenomen, wat afdoet aan de effectiviteit van de behandeling.
Een nieuwe methode, bedacht door onderzoekers aan de Technische Universiteit van München (TUM), zou in de toekomst mogelijk hulp kunnen bieden. Het team ontwierp een ‘combinatiemedicijn’ dat met kunstmatig DNA zijn drie verschillende, actieve bestanddelen op specifieke momenten afgeeft. Dat zou de hoeveelheid medicatie waar patiënten aan moeten denken aanzienlijk terug kunnen brengen.
Lees ook:
DNA-netwerk
Het idee voor zo’n ‘combinatiemedicijn’ is niet nieuw. Zo werden in het verleden wel middelen gemaakt waarbij de actieve ingrediënten vertraagd vrijkwamen. Maar ook dat bleek niet altijd effectief, zo schrijven de TUM-onderzoekers.
Het prototype dat het team ontwikkelde werkt dan ook anders. In plaats van het vrijkomen van middel één, zeg een pijnstiller, te vertragen, moet elke stof actief getriggerd worden. De onderzoekers maakten hiervoor gebruik van een soort netwerken kunstmatig DNA dat enkel bij speciale omstandigheden afbreekt en zo de stoffen in het lichaam vrijlaat.
Een voor een
Om de werking van het mechanisme te laten zien, ontwikkelden de onderzoekers een prototype bestaande uit een hydrogel met daarin drie verschillende nanodeeltjes; zilver, ijzeroxide en goud. In de eerste fase – wanneer het theoretische medicijn nog in de verpakking zit – gebeurt er niets; het kunstmatige DNA houdt alle deeltjes netjes bij elkaar. Het is wachten op de trigger.
Het prototype ‘combimedicijn’. Pas als de omgeving aan bepaalde eisen voldoet, komen de werkzame stoffen vrij. © Ceren Kimna/TUM
Hiervoor gebruikten de onderzoekers een zoutgehalte vergelijkbaar met dat van het menselijk lichaam. Zodra de omgeving die concentratie bereikt (lees: het medicijn in contact komt met het lichaam), breekt het deel van het DNA dat de zilverdeeltjes vasthoudt, af. Omdat het DNA dat de ijzeroxide- en gouddeeltjes omgeeft niet reageert op die eerste trigger, komen alleen de zilverdeeltjes vrij. De stoffen die loskomen bij de afbraak van dat eerste stuk DNA breken vervolgens het tweede stuk af. Hierdoor komen ijzeroxidedeeltjes vrij, waarna op eenzelfde manier ook de gouddeeltjes loskomen.
In de praktijk moeten geneesmiddelen de nanodeeltjes natuurlijk vervangen. Voor nu lijkt het mechanisme van de hydrogel het best toepasbaar op zalfjes, maar, zo menen de onderzoekers, het mechanisme zou in de toekomst ook gebruikt kunnen worden in pillen. Er staan nog geen klinische tests in de planning.
Het onderzoek werd gepubliceerd in Journal of Controlled Release.
Bronnen: Journal of Controlled Release, Technische Universiteit München, New Atlas
Beeld: Ceren Kimna/TUM
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!