Reumatoïde artritis behandeld met geïmplanteerde cellen die medicijn afgeven
Reumatoïde artritis: in muizenonderzoek geven herbedrade cellen automatisch biologisch medicijn af als reactie op ontsteking
Met als doel het ontwikkelen van therapieën voor reumatoïde artritis met minimale bijwerkingen, hebben onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis genetisch gemanipuleerde cellen die, wanneer ze in muizen worden geïmplanteerd, een biologisch medicijn zullen afgeven als reactie op ontsteking.
De gemanipuleerde cellen verminderden ontstekingen en voorkwamen een soort botbeschadiging, bekend als boterosie, in een muismodel van reumatoïde artritis
Het uiteindelijke doel van het onderzoeksteam is om therapieën te ontwikkelen voor mensen die te maken hebben met reumatoïde artritis, een slopende aandoening die ongeveer 1.3 miljoen volwassenen in de Verenigde Staten treft.
"Artsen behandelen patiënten met reumatoïde artritis vaak met injecties of infusies van ontstekingsremmende biologische geneesmiddelen, maar die medicijnen kunnen aanzienlijke bijwerkingen veroorzaken wanneer ze lang genoeg en in voldoende hoge doses worden toegediend om gunstige effecten te hebben," zei senior onderzoeker Farshid Guilak, PhD , de Mildred B. Simon hoogleraar orthopedische chirurgie.
“We gebruikten CRISPR-technologie om de genen in stamcellen te herprogrammeren. Vervolgens creëerden we een klein kraakbeenimplantaat door de cellen op geweven steigers te zaaien, en we plaatsten ze onder de huid van muizen.
De aanpak zorgt ervoor dat die cellen lang in het lichaam kunnen blijven en een medicijn afscheiden wanneer er een opflakkering van ontsteking is."
De nieuwe bevindingen zijn online gepubliceerd op 1 september in het tijdschrift Science Advances.
De onderzoekers gebruikten CRISPR-Cas9-technologie voor het bewerken van het genoom om cellen te maken die een biologisch medicijn afscheiden als reactie op een ontsteking.
Het medicijn vermindert ontstekingen in gewrichten door te binden aan interleukine-1 (IL-1), een stof die vaak ontstekingen bij reumatoïde artritis bevordert door ontstekingscellen in een gewricht te activeren
Guilak, een mededirecteur van het Washington University Center of Regenerative Medicine, en zijn team ontwikkelden eerder steigers die ze met stamcellen bedekken en vervolgens in gewrichten implanteren om kraakbeen te vormen.
De strategie stelt de onderzoekers in staat om de gemanipuleerde kraakbeencellen zo te implanteren dat ze niet na een paar dagen wegdrijven en maanden of langer kunnen overleven.
Zijn laboratorium bouwde eerder ook zogenaamde SMART-kraakbeencellen (Stamcellen Modified for Autonomous Regenerative Therapy) met behulp van CRISPR-Cas9-technologie om genen in die cellen te veranderen, zodat wanneer de genen in het kraakbeen worden geactiveerd door een ontsteking, ze als reactie daarop medicijnen afscheiden.
In de nieuwe studie combineerde het team van Guilak de strategieën om reumatoïde artritis te behandelen
"De cellen zitten maandenlang onder de huid of in een gewricht, en wanneer ze een ontstekingsomgeving voelen, zijn ze geprogrammeerd om een biologisch medicijn af te geven", zegt Guilak, ook onderzoeksdirecteur bij Shriners Hospitals for Children - St. Louis.
In dit geval was het medicijn vergelijkbaar met het immunosuppressieve medicijn anakinra, dat bindt aan IL-1 en de activiteit ervan blokkeert.
Interessant is dat dat medicijn niet vaak wordt gebruikt om reumatoïde artritis te behandelen, omdat het een korte halfwaardetijd heeft en niet lang in het lichaam blijft hangen. Maar in deze studie bij muizen verminderde het medicijn de ontsteking en voorkwam het botbeschadiging die vaak wordt gezien bij reumatoïde artritis.
"We hebben ons gericht op boterosie omdat dat een groot probleem is voor patiënten met reumatoïde artritis, die niet effectief worden behandeld met de huidige biologische geneesmiddelen", zegt co-eerste auteur Yunrak Choi, MD, een bezoekende orthopedisch chirurg in het Guilak-lab.
"We gebruikten beeldvormende technieken om botten in de dieren nauwkeurig te onderzoeken en we ontdekten dat deze aanpak boterosie voorkwam.
We zijn erg enthousiast over deze vooruitgang, die lijkt te voldoen aan een belangrijke onvervulde klinische behoefte."
Guilak werkte samen met Christine Pham, MD, directeur van de afdeling Reumatologie en de Guy and Ella Mae Magness Professor of Medicine.
"Hoewel biologische geneesmiddelen een revolutie teweeg hebben gebracht in de behandeling van inflammatoire artritis, leidt de continue toediening van deze medicijnen vaak tot bijwerkingen, waaronder een verhoogd risico op infectie", legt Pham uit. "Het idee om dergelijke medicijnen in wezen op aanvraag te leveren als reactie op opflakkeringen van artritis is buitengewoon aantrekkelijk voor degenen onder ons die met artritispatiënten werken, omdat de aanpak de nadelige effecten die gepaard gaan met continue toediening van hoge doses van deze medicijnen zou kunnen beperken."
Met CRISPR-Cas9-genbewerking kunnen cellen worden geprogrammeerd om allerlei soorten medicijnen te maken, wat betekent dat als het ene artritismedicijn bij een bepaalde patiënt beter werkt dan het andere, de onderzoekers kraakbeencellen kunnen ontwikkelen om gepersonaliseerde behandelingen te maken.
Reumatoïde artritis: de strategie heeft een groot potentieel om andere aandoeningen van inflammatoire artritis te behandelen, waaronder juveniele artritis, een aandoening die meer dan 300,000 kinderen in de Verenigde Staten treft
"Veel artritispatiënten moeten deze medicijnen zelf toedienen, waarbij ze zichzelf dagelijks, wekelijks of tweewekelijks injecties toedienen, terwijl anderen om de paar maanden naar een dokterspraktijk gaan om een infuus van een van deze biologische geneesmiddelen te krijgen, maar in deze studie hebben we aangetoond dat we van levend weefsel een medicijnafgiftesysteem kunnen maken”, zegt Kelsey H. Collins, PhD, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Guilak en mede-eerste auteur van de studie.
"Deze cellen kunnen problemen detecteren en reageren door een medicijn te produceren.
Deze benadering helpt ons ook te begrijpen waarom bepaalde biologische geneesmiddelen beperkte effecten kunnen hebben bij inflammatoire artritis.
Het is niet omdat ze niet aan het juiste doelwit binden, maar waarschijnlijk omdat een geïnjecteerd medicijn van korte duur is in vergelijking met de automatisch gecontroleerde niveaus van medicijn die vrijkomen door geïmplanteerde SMART-cellen.
De onderzoekers blijven experimenteren met CRISPR-Cas9 en stamcellen, zelfs met het ontwikkelen van cellen die mogelijk meer dan één medicijn produceren om te reageren op verschillende triggers voor ontstekingen.
Lees ook:
Hashimoto's thyroïditis: wat het is en hoe het te behandelen?
Ozontherapie: wat het is, hoe het werkt en voor welke ziekten het is geïndiceerd?