Hydrogel afgiver medicin ved opblussen af inflammation i led

Når gigtpatienter oplever opblussen af deres inflammatonssymptomer kan de måske snart opleve, at en hydrogel placeret omkring leddet afgiver lindrende medicin.

Det er i hvert fald det bioingeniører på Brigham og Women's Hospital er ved at udvikle i håbet om at reducere medicinforbruget og samtidig kunne lindre smerter hurtigere.

Den uforudsigelige og ofte pludselige opblussen af leddegigt symptomer kan gøre behandlingen af ​​inflammatorisk arthritis, som omfatter leddegigt og psoriasisgigt, udfordrende for patienter og læger.

I laboratoriet har BWHs bioingeniører derfor arbejdet på at udvikle en hydrogel - et blødt, fleksibelt materiale, som kan fyldes med gigtmedicin og injiceres lokalt ind i et betændt led.

I stedet for at levere stoffet kontinuerligt med en stabil hastighed, er hydrogelen designet til at reagere på forøget sygdomsaktivitet under opblussen og frigive lægemidlet, når symptomerne forværres.

Holdets laboratoriebaserede fund er netop offentliggjort i Nature Communications og nu arbejder forskerne på næste skridt for at bringe deres teknologi tættere på patienterne.

"Selvom der er udviklet nye lægemidler, har mange haft systemiske, toksiske virkninger. Vi ønskede at designe et leveringssystem, der er effektivt, leverer lægemidler lokalt og frigiver medicin som reaktion på inflammation," siger biotekniker og chefforsker Jeff Karp.

Hydrogelen er lavet af triglycerolmonostearat (TG-18), en forbindelse, som er på den amerikanske sundhedsstyrelse FDAs liste over "generelt anerkendte som sikre" forbindelser.

TG-18 er et molekyle, der er i stand til selvmontering, hvilket betyder, at det kan danne en gellignende struktur, der let kan injiceres når den blandes med en væske.

I denne undersøgelse blev TG-18 hydrogel fyldt med triamcinolonacetonid (TA), der anvendes her som et modellægemiddel, men kunne potentielt være belastet med mange andre former for antiinflammatoriske forbindelser.

"Hydrogelen er udformet så frigivelsen af medicinen udløses hvis specifikke, gigt-relaterede enzymer øges. Vi har foreløbig udsat gelen for flere forskellige slags miljøer, der efterligner tilstande i gigtplagede led," fortæller Nitin Joshi, der er førsteforfatter på undersøgelsen.

Når gelen blev indsat i synovialvæske fra et sundt humant led, var lægemiddelfrigivelsen minimal, men når den var indsat i synovialvæske fra en patient med leddegigt, blev lægemidlet let frigivet fra hydrogelen.

Det er vigtigt, at lægemidlet ikke bliver opbrugt i een opblusset synovialvæske - i stedet skal den frigives som reaktion på flere tilfælde af opblussen med tiden. Holdet testede også hydrogelens virkninger på celler fra brusk og led, og fandt ud af at det var sikkert.

Holdet testede yderligere den kliniske effekt af TG-18 hydrogelen i et museforsøg, hvor sygdommens sværhedsgrad kan styres præcist, hvilket gjorde det muligt for dem at teste hydrogelen hos dyr med forskellige grader af gigt. De fandt ud af, at når gigten var mere alvorlig, nedbrydes den lokalt injicerede hydrogel hurtigere svarende til øget lægemiddelfrigivelse. Hævelsen og sværhedsgraden af ​​leddegigten blev formindsket som reaktion på den hydrogelens medicinafgivelse.

En af fordelene ved hydrogelen er, at det giver løfter om at kunne behandle arthritis specifikt i led, hvor sygdommen er blusset op i stedet for at medicinen påvirker hele kroppen.

"Lokalbehandling kan være en levedygtig mulighed for patienter med kun et eller få inflammerede led," siger medforfatter dr. Joerg Ermann, der er reumatolog ved Division for Rheumatology, Immunology and Allergy."

Desuden, hvis en patient allerede er sat på et systemisk stof, men oplever en opblussen i et begrænset antal led, vil vi specifikt kunne behandle disse led i stedet for at skifte systemisk terapi eller tilføje et andet systemisk stof. At have denne mulighed vil øge vores evne til at klare gigtopblussen i klinikken."

Holdet vil fortsætte med at teste hydrogelen i prækliniske modeller for yderligere at validere det og derefter fortsætte med at gå videre mod menneskelige kliniske forsøg. Teknologien er licenseret af Alivio Therapeutics, som udvikler terapier til behandling af inflammatoriske lidelser via målrettet immunmodulation af sygdommen.