Bisakah nanotech memperlambat kemajuan osteoartritis?
Masih belum ada obat untuk osteoartritis. Namun, satu pendekatan nanoteknologi inovatif dapat membantu mengirim agen terapeutik lebih dalam ke tulang rawan yang terkena dan tetap aktif lebih lama.
Terutama kondisi yang terkait dengan orang dewasa yang lebih tua, osteoartritis adalah kondisi yang melemahkan.
Mempengaruhi tulang rawan di persendian tubuh, osteoartritis berdampak pada sekitar 26 juta orang di Amerika Serikat.
Terkadang, kondisi tersebut dimulai dengan cedera atau kerusakan akibat penyakit pada sendi.
Di lain waktu, ini karena keausan yang disebabkan oleh penggunaan bertahun-tahun.
Dalam semua kasus, saat ini tidak ada cara untuk menghentikan perkembangannya. Seperti berdiri, satu-satunya pilihan yang tersedia adalah obat untuk menghilangkan rasa sakit yang terkait.
Karena populasi menjadi semakin tua dan lebih berat - keduanya merupakan faktor risiko osteoartritis - hal ini menjadi masalah yang lebih besar.
Selain itu, karena nyeri adalah gejala utama, osteoartritis berkontribusi pada krisis kecanduan opioid. Menemukan cara inovatif untuk menyela perjalanan penyakit ini lebih mendesak dari sebelumnya.
Masalah pengiriman obat
Baru-baru ini, peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge terlibat. Mereka mengeksplorasi cara menggunakan nanoteknologi untuk meningkatkan obat osteoartritis eksperimental.
Mereka mempublikasikan temuan mereka di jurnal Kedokteran Translasional awal minggu ini.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mengadu berbagai bahan kimia melawan osteoartritis. Beberapa telah menjanjikan pada model hewan, tetapi sampai saat ini, tidak ada yang terbukti berguna pada pasien manusia.
Para penulis studi baru percaya bahwa "[m] salah satu dari kekurangan ini berakar pada pemberian obat yang tidak memadai."
Ini karena dua alasan utama. Pertama, persendian kekurangan suplai darah, artinya dokter spesialis harus menyuntikkan obat langsung ke persendian itu sendiri. Kedua, drainase limfatik cenderung dengan cepat menghilangkan senyawa yang disuntikkan ke dalam persendian.
Untuk mengatasi rintangan ini, para ilmuwan fokus pada merancang cara untuk memberikan dan menyimpan obat di dalam sendi untuk waktu yang lebih lama sambil juga menyelam lebih dalam ke tulang rawan, sehingga membawa obat langsung ke sel-sel yang membutuhkannya.
Pengobatan yang mereka fokuskan adalah insulin-like growth factor 1 (IGF-1), senyawa yang menjanjikan dalam beberapa uji klinis. Faktor pertumbuhan ini mendorong pertumbuhan dan kelangsungan hidup kondrosit, yang merupakan sel penyusun tulang rawan yang sehat.
Bola kecil
Para peneliti merancang molekul bola berskala nano sebagai pembawa IGF-1. Molekul tersebut terdiri dari banyak cabang, yang disebut dendrimer, yang berasal dari inti pusat.
Setiap cabang berakhir dengan daerah bermuatan positif yang tertarik pada muatan negatif pada permukaan kondrosit.
Molekul juga mencakup lengan polimer berayun yang menutupi dan menetralkan muatan positif secara berkala. Para peneliti menempelkan molekul IGF-1 ke permukaan bola ini dan menyuntikkan senyawa tersebut ke dalam persendian tikus.
Setelah partikel-partikel ini berada di dalam tubuh, mereka mengikat ke tulang rawan dan drainase limfatik tidak dapat menghilangkannya. Dari sana, mereka bisa mulai berdifusi ke dalam jaringan.
Namun, bola tidak mengikat secara permanen, karena ini akan membuat mereka terkunci di permukaan tulang rawan. Lengan polimer fleksibel kadang-kadang menutupi muatan, memungkinkan molekul untuk bergerak dan menenggelamkan dirinya lebih dalam ke dalam jaringan.
"Kami menemukan rentang muatan yang optimal sehingga material dapat mengikat jaringan dan melepaskan ikatan untuk difusi lebih lanjut, dan tidak terlalu kuat sehingga hanya tersangkut di permukaan."
Penulis utama studi Brett Geiger, seorang mahasiswa pascasarjana MIT
Saat IGF-1 dimasukkan ke kondrosit, ia menginduksi pelepasan proteoglikan, atau bahan baku tulang rawan. IGF-1 juga mendorong pertumbuhan sel dan mengurangi laju kematian sel.
Memperluas jendela terapi
Para peneliti menyuntikkan molekul hibrida ini ke dalam sendi tikus. Itu memiliki waktu paruh 4 hari (waktu yang dibutuhkan obat untuk mengurangi hingga setengah volume awalnya), yang sekitar 10 kali lebih lama daripada ketika para ilmuwan menyuntikkan IGF-1 saja. Yang penting, efek terapeutiknya bertahan selama 30 hari.
Dibandingkan dengan tikus yang tidak menerima obat tersebut, tikus yang menerima obat tersebut mengalami penurunan kerusakan sendi. Juga, ada penurunan peradangan yang signifikan.
Tentu saja, tulang rawan tikus jauh lebih tipis dari pada manusia; tebalnya sekitar 100 mikrometer, sedangkan manusia lebih dekat dengan 1 milimeter.
Dalam percobaan terpisah, para ilmuwan membuktikan bahwa molekul-molekul ini mampu menembus ketebalan yang relevan untuk pasien manusia.
Ini hanyalah tahap pertama penelitian yang menyelidiki penggunaan molekul-molekul ini untuk mengantarkan obat ke tulang rawan. Tim berencana untuk melanjutkan di jalur yang sama dan mempelajari bahan kimia lain, termasuk obat yang memblokir sitokin inflamasi dan asam nukleat termasuk DNA dan RNA.
Studi ini muncul di samping editorial tentang penggunaan nanoteknologi dalam penelitian osteoartritis. Penulis, Christopher H. Evans, menulis:
“Ini adalah data yang sangat menggembirakan. […] [T] Tidak ada sistem pengiriman obat lain yang dapat memengaruhi metabolisme kondrosit in situ di seluruh ketebalan penuh tulang rawan artikular secara berkelanjutan. "
Meskipun metode baru ini masih dalam tahap awal, pendekatan ini pada akhirnya mungkin berarti bahwa dokter dapat memperlambat jalannya osteoartritis secara signifikan dengan suntikan dua mingguan atau bulanan.
