Präklinische Evaluation Dextran-basierter Nanopartikel für die Leber- und Makrophagen-spezifische Pharmakotherapie

Einleitung: Nanopartikel bergen großes Potential für zahlreiche klinische Anwendungen, besonders für die zielgerichtete zellspezifische Pharmakotherapie. Wenige therapeutische Lipidpartikel kommen bereits heute zum klinischen Einsatz, z.B. Ambisome® und Caelyx®. Unser Ziel ist die Herstellung und Validierung therapeutischer Nanopartikel, die insbesondere das angeborene Immunsystem adressieren und sich für die Behandlung von Leberentzündung/-fibrose/-karzinom/-metastasen eignen. Hier verwenden wir Dextran-basierte Nanopartikel (DNP), die aus dem natürlich vorkommenden Dextran, einem Polymer der Glucose, hergestellt werden.

Material und Methoden: DNP einer Größe von 100 bis 150nm wurden mittels eines Mini-Emulsionsverfahrens synthetisiert und mit (nah-infrarot-) Farbstoffen, siRNA oder anderen therapeutischen Substanzen beladen. Die zelluläre Aufnahme der Nanopartikel durch unterschiedliche Zelltypen in vitro wurde mittels Laser scanning Mikroskopie sowie FACS gemessen, die Viabilität der behandelten Zellen bestimmt und die Biodistribution der DNP in vivo mithilfe eines IVIS in vivo Imaging Systems aufgezeichnet. Zur toxikologischen Toxizitätstestung in vivo wurden wiederholte Behandlungen mit DNP durchgeführt und anschließend Standard-Serumparameter und die Leberhistologie bestimmt. Des Weiteren wurden die Proben behandelter Tiere mittels FACS, Immunfluoreszenz und RT-qPCR analysiert.

Ergebnisse: In vitro wurden DNP von Endothelzellen, Hepatozyten und Makrophagen gleichermaßen aufgenommen. Die Zellviabilität war nach Inkubation mit den Partikeln nicht beeinträchtigt. Mit Paclitaxel-beladene DNP wiesen eine vergleichbare Zytotoxizität wie konventionelles Paclitaxel auf. In vivo akkumulierten DNP größtenteils in der Leber (70 – 80%) und der Lunge (10 – 20%), ohne relevante Verteilung in andere Organe. Nach wiederholten Partikelbehandlungen lieferten die gemessenen Serumparameter keinen Hinweis für eine signifikante in vivo Toxizität. Bereits nach einer einzigen Behandlung hatten ca. 70% der Lebermakrophagen DNP aufgenommen.

Schlussfolgerung: Dextran-basierte Nanopartikel von definierter Größe sind multifunktionale leber-spezifische Trägersysteme, die ein günstiges Toxizitätsprofil aufweisen und sich zur Adressierung von Lebermakrophagen eignen.