Det finns två aspekter att skapa ett effektivt läkemedel: att hitta en kemisk förening som har de önskade biologisk verkan och minsta möjliga biverkningar och sedan leverera den till rätt ställe i kroppen att göra sitt jobb.
Med stöd från en $478,000, fem år karriär award från National Science Foundation, angriper Eva Harth den andra delen av problemet. Hon skapar ett modulärt, multifunktionella narkotika leveranssystem som lovar samtidigt att öka effektiviteten och minska oönskade biverkningar av ett antal olika droger.
(NSF: s tidiga karriär fakultetsförnyelse awards är byråns mest prestigefyllda ära för junior faculty medlemmar och ges till individer som bedöms mest sannolikt att bli de akademiska ledarna för 2000-talet.)
Harth, som är en biträdande professor i kemi vid Vanderbilt University, har skapat en "nanosponge" särskilt utformade för att transportera stora mängder narkotika molekyler. Hon har också upptäckt en "molekylära transportör" som, när kopplat till nanosponge, bär det och dess last över biologiska barriärer i specifika intracellulära delområden, som är mycket svår platser för de flesta droger att nå. Hon har visat att hennes system kan nå en annan svåra mål: hjärnan. Experiment har visat att det kan passera genom hjärnan-blod barriären. Hon har dessutom: framgångsrikt kopplade en särskild "målgrupp enhet" som levererar läkemedel till ytan av tumörer i lungorna, hjärna och ryggmärg och även utvecklade en "light kit" för hennes delivery system – fluorescerande märken som forskare använder för att övervaka där det går.
Harth har tagit en annan väg från andra forskare som arbetar med nanoteknik för läkemedelsutveckling. I stället att kapsla in droger i nanoscale behållare, bestämde hon sig att skapa en Nanopartikel som hade ett stort antal ytan platser där narkotika molekyler kan bifogas. Det gör hon antog en metod som använder omfattande interna bryggbindningen för att scrunch en lång, linjär molekyl i en sfär cirka 10 nanometer i diameter, om storleken på ett protein. Nanopartiklar som detta kallas nanosponges.
"Vi kan verkligen ladda detta med ett stort antal läkemedel molekyler," säger hon.
Arbeta med Heidi Hamm, Earl W. Sutherland Jr Professor i farmakologi vid Vanderbilt, syntetiseras Harth en dendritiska molekyl med förmåga att glida genom cellmembranen och nå cellkärnan. De räknat ut hur du bifogar detta "transportör" till hennes Nanopartikel och visade att transportören kan dra Nanopartikel efter det i cellulär delområden. De visade också att transportören kan leverera stora molekyler – särskilt peptider och proteiner – till specifika platser som mikrobiska.
"Peptider och proteiner kan agera som droger, precis som mindre molekyler," säger Harth. "Men det finns inte mycket verksamhet på detta område eftersom människor inte har haft en metod för att få dem i celler. Nu när det finns ett sätt att göra det, men som kan ändras."
Hamm studier g protein, vågar jag påstå de viktigaste signaling molekylerna i cellen. Forskarna tror att många sjukdomar, inklusive diabetes och vissa former av pituitary cancer, orsakas av felaktig g protein. Hon och Harth samarbetar om att använda transportören för att leverera peptider produceras av G-proteiner som stör signaling pathways.
"Evas metoder för narkotika leverans är mycket roman och mångsidig och kan anpassas till leverans av proteiner, peptider, DNA och mindre kemiska föreningar som de flesta droger. Bredden av program gör hennes teknik mycket kraftfullt,"säger Hamm.
Kemisten också samarbeta med Dennis E. Hallahan, professor i strålning onkologi vid Vanderbilt, att tillämpa drug delivery system till kampen mot cancer. Hallahan's lab hade fastställt en molekyl som mål en yta funktion i lungcancer carcinom. Harth tog molekylen, förbättras, bifogas det hennes Nanopartikel och två fastställt att kombinationen kan leverera narkotika på ytan av lungcancer tumörer.
Hon arbetar nu med Hallahan att anpassa sin leveranssystem för cisplatinum, en traditionell kemoterapi agent som används för att behandla ett antal olika typer av cancer, men är mycket giftiga och har ett antal otrevliga bieffekter.
Genom att leverera cancerförebyggande agenten direkt till cancerceller vävnader, Eva's system minskar de negativa effekterna på andra vävnader och ökar sin styrka genom att leverera en högre koncentration av drogen direkt på cancer, Hallahan förklarar.
-Folket i min lab har försökt på ett antal olika drug delivery system och Evas fungerar bäst av dem vi har tittat på, säger Hallahan.
Vanderbilt ansöker om två patent på systemet.
http://www.Vanderbilt.edu/