Bloedcellen bloedvat bloed

Een lekkend bloedvat, dat klinkt niet als iets positiefs. Toch kunnen tijdelijke, minuscule gaatjes in bloedvaten helpen om medicijnen dieper in het orgaanweefsel te brengen, en de medicijnbehandeling zo effectiever maken.

De meeste geneesmiddelen bereiken een ziek orgaan via het bloed. De binnenkant van bloedvaten is bedekt met een laagje aaneengesloten cellen, endotheelcellen genoemd. Doordat deze cellen zo dicht op elkaar zitten kunnen er alleen kleine deeltjes zoals zuurstof en voedingsstoffen doorheen. Mogelijke medicijnen die bestaan uit grotere moleculen kunnen niet door deze wand heen en kunnen daardoor hun doel niet bereiken.

Magneten en nanodeeltjes

Door middel van sterke magneten en nanodeeltjes kunnen medicijnen mogelijk toch de bloedvatwand passeren, vermoeden onderzoekers. Dan zouden geneesmiddelen makkelijker bij hun doel aankomen, en zelfs diep orgaanweefsel bereiken, zoals in de lever of de longen. Grote moleculen via het bloed tot diep in het weefsel door laten dringen, dat kan met bestaande therapieën nog niet.

Vervormde celskeletten

Om te onderzoeken of dat met magnetische nanodeeltjes wel zou lukken bouwden wetenschappers een klein bloedvatenstelsel na. Zij deden dit met hele dunne buisjes die aan de binnenkant bekleed waren met dezelfde cellen als die aan de binnenkant van een echt bloedvat zitten. Vervolgens spoten zij magnetische nanodeeltjes in de buisjes.

Toen ze een magnetisch veld op de cellen met de nanodeeltjes richtten, ontstonden er gaatjes tussen deze cellen. Onder de microscoop was te zien dat dit kwam doordat eiwitten die de vorm en stevigheid van een cel bepalen van vorm veranderden (zie foto).

Bovendien konden er ook antilichamen, eiwitten die belangrijk zijn voor het herkennen van virussen en andere lichaamsvreemde stoffen, door de endotheelcellen heen als daar een magnetisch veld op had gestaan. Dat kunnen ze normaal niet. De onderzoekers maakten daaruit op dat grotere moleculen ook door de gaatjes kunnen. Nadat ze het magnetisch veld uitgezet hadden waren de meeste gaatjes na twaalf uur weer dicht.

Tekst loopt door onder foto.

Endotheelcellen nanodeeltjes lekkende bloedvaten

Links is te zien dat nanodeeltjes (rood) in de bloedvatcellen (groen) verdeeld zijn over de cel als er geen magnetisch veld is. Wanneer er een magnetisch veld door de cellen heengaat verplaatsen de nanodeeltjes naar één kant van de cel. De onderzoekers denken dat de bloedvaten daardoor lek genoeg worden om grotere medicijnmoleculen door te laten.

Nanodeeltjes in muizenstaart

Vervolgens wilden de onderzoekers dit principe testen in een levend dier. Daarom injecteerden ze magnetische nanodeeltjes in een bloedvat van de staart van een muis. Ze spoten ook een fluorescente verf in de muizenstaart. Die verf bindt aan eiwitten in het bloed die normaal niet door de wand heen kunnen. Een microscoop met lasers kan deze verf zichtbaar maken. Als de verf buiten het bloedvat te zien is, weet je dus dat het bloedvat lekt.

Met behulp van een magnetisch veld stuurden de onderzoekers de nanodeeltjes naar een specifiek punt in het bloedvat van de muizenstaart. Op dat punt ging de verf er ook doorheen. Dit laat zien dat het met deze techniek mogelijk is om heel precies te bepalen waar een bloedvat gaat lekken.

Toekomstmuziek

Het zal nog wel een tijdje duren voordat de techniek bij mensen wordt toegepast. Het is nog niet duidelijk hoe schadelijk het kan zijn als een bloedvat lekt, ook als het lek tijdelijk is en heel lokaal; behalve de medicijnen zullen er namelijk ook andere stoffen door de gaatjes heen kunnen. Daarnaast heb je volgens projectleider Gang Bao voor het behandelen van een hart of een lever een groter apparaat nodig om het juiste magnetische veld aan te kunnen brengen. En zo’n apparaat bestaat nog niet.

Yongzhi Qiu et al. Magnetic forces enable controlled drug delivery by disrupting endothelial cell-cell junctions, Nature communications, 8 juni 2017.