Nanopartikel-Technologie verspricht gezielte Diagnose und Behandlung von Arteriosklerose

Arteriosklerose ist die Bildung von Plaque in den Arterien, die zu deren Verengung führt. Sie ist eine der Hauptursachen für ischämische Herzkrankheiten (IHD) und ischämischen Schlaganfall (IS), die beide zu den Hauptursachen für 17,9 Millionen Todesfälle jährlich weltweit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die Häufigkeit von Erkrankungen im Zusammenhang mit Arteriosklerose ist in den letzten drei Jahrzehnten stetig gestiegen, insbesondere bei jüngeren Menschen. Der Anstieg ist auf Lebensstilfaktoren wie ungesunde Ernährung, Bewegungsmangel, Rauchen und Alkoholkonsum zurückzuführen.

In Singapur sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs) eine der häufigsten Todesursachen und machen 31 % der Todesfälle im Jahr 2022und ein Prognose: Bis 2050 wird sich die Zahl der durch Fettleibigkeit verursachten Herzinfarkte verdreifachen.

Zu den häufig verwendeten Methoden zur Abbildung atherosklerotischer Plaques gehören Techniken wie intravaskulärer Ultraschall, Koronarangiographie, Computertomographie-Angiographie und Magnetresonanztomographie (MRT). Diese Methoden weisen jedoch Einschränkungen in Bezug auf Auflösung, Invasivität und vor allem die Fähigkeit zur Bereitstellung gezielter Therapien auf.

Derzeit gibt es keine Medikamente oder Behandlungen, die gezielt gegen atherosklerotische Plaques vorgehen und so die Plaquebelastung signifikant reduzieren oder die Atherosklerose umkehren können. Patienten mit hohem kardiovaskulärem Risiko werden im Allgemeinen Medikamente verschrieben, die die Plaques stabilisieren können. Dazu gehören Statine, die den Cholesterinspiegel senken, Thrombozytenaggregationshemmer wie Aspirin, um das Risiko der Bildung von Blutgerinnseln an der Stelle der Plaques zu verringern, während ACE-Hemmer und Betablocker zur Behandlung von Bluthochdruck eingesetzt werden.

Ein Team der NUS Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine) hat eine Nanopartikeltechnologie entwickelt, die eine wirksame Lösung zur nicht-invasiven Diagnose und Behandlung von Arteriosklerose bietet. Dieser innovative theranostische Ansatz, der in der Zeitschrift Kleinstellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Herz-Kreislauf-Medizin dar, da es eine vielversprechende Alternative zu den derzeitigen medizinischen Verfahren zur Behandlung von Arteriosklerose bietet.

Unter der Leitung von Assistenzprofessor Wang Jiong-Wei von der Abteilung für Chirurgie des Nanomedicine Translational Research Program bei NUS Medicine und dem Cardiovascular Research Institute (CVRI) wurde diese multidisziplinäre Studie in Zusammenarbeit mit Associate Professor James Kah von der Abteilung für Biomedizintechnik, Professor Liu Bin von der Abteilung für chemische und biomolekulare Technik des College of Design and Engineering der NUS und Prof. Liu Xiaogang von der Abteilung für Chemie der Fakultät für Naturwissenschaften der NUS durchgeführt.

Das Team entwickelte einen Nanopartikel, der sich den vorherrschenden Herausforderungen stellt. Der neu entwickelte Nanopartikel kann Arteriosklerose diagnostizieren, atherosklerotische Plaques gezielt angreifen und therapeutische Wirkstoffe direkt abgeben, um das Fortschreiten der Arteriosklerose in den präklinischen Modellen zu hemmen.

Die Nanopartikel bestehen aus Koordinationspolymeren im Nanomaßstab (NCP) und einem pH-reaktiven Linker. Ihre Wirkung entfalten sie, indem sie speziell im sauren Milieu atherosklerotischer Plaques zerfallen und Gadolinium – ein Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie – freisetzen, das die Schwere der Plaque in Echtzeit abbildet. Gleichzeitig wird Simvastatin freigesetzt, ein wasserunlösliches Arzneimittel mit entzündungshemmenden und anti-ROS-Eigenschaften (reaktive Sauerstoffspezies), die zur Stabilisierung und Behandlung der Plaque beitragen und so das Risiko kardiovaskulärer Ereignisse verringern.

Im Vergleich zur systemischen Verabreichung ähnlicher Dosen von Simvastatin können die Nanopartikel 1000 Mal mehr Wirkstoff an die Plaques abgeben, wodurch die therapeutische Wirksamkeit gesteigert und gleichzeitig die systemischen Nebenwirkungen minimiert werden.

„Insgesamt bieten unsere Nanopartikel einen vielversprechenden neuen Ansatz für die nicht-invasive Diagnose, Überwachung und gezielte Behandlung von Arteriosklerose, einen bedeutenden Fortschritt, der den Weg für eine neue Ära der Herz-Kreislauf-Behandlung ebnen könnte“, sagte Assistenzprofessor Wang, leitender Forscher im Nanomedicine Translational Research Programme der NUS Medicine.

Diese Proof-of-Concept-Studie zeigt das erhebliche Potenzial dieses innovativen Ansatzes und das Team möchte seine Forschung weiter validieren, bevor es mit klinischen Studien fortfährt.