Potential Use of Polymersomes and Lipid Nanocapsules as Therapeutic Carriers in the Rat Inner Ear

Väitöskirjan otsikkona on Potential Use of Polymersomes and  Lipid Nanocapsules as Therapeutic Carriers in the Rat Inner Ear (Polymerosomien ja rasva-nanokapselien käyttö lääkkeiden ja geenien nanokuljettimina sisäkorvan täsmähoidossa).

Vastaväittäjänä on dosentti Timo Hirvonen (Helsingin yliopisto). Kustoksena toimii professori Ilmari Pyykkö.

                                                ***

Ya Zhang on syntynyt Kiinassa ja hän on suorittanut Master degree in medical science -tutkinnon North-University of Hebeissä. Nykyisin hän toimii tutkijana.

Zhangin väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1685, Tampere University Press, Tampere 2011. ISBN 978-951-44-8646-3, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1150, Tampere University Press 2011. ISBN 978-951-44-8647-0, ISSN 1456-954X.
http://acta.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai Tiedekirjakauppa TAJU, PL 617, 33014 Tampereen yliopisto, puh. 040 190 9800, e-mail: taju@uta.fi.

Lisätietoja: Ya Zhang, puh. 040 854 3281, ya.zhang@uta.fi

LEHDISTÖTIEDOTE

Euroopassa 60 miljoonaa henkilöä (13 %) sairastaa kuulon heikkenemistä ja n. 250.000 on kuuroja.  Tavanomaiset hoitomenetelmät eivät tuota tulosta sisäkorvaperäisen kuulonalennuksen hoidossa. Hoitoon tulisi kehittää uusia menetelmiä ja tekniikoita, kuten kasvutekijöitä,  geenisiirtoa ja lääkkeitä ja nämä tulisi  kuljettaa kohteeseen käyttäen nanopohjaisia tekniikoita riittävän tehon saavuttamiseksi. Nanokuljettimien hyvä ominaisuuksia ovat mm. ne säätelevät lääkkeen vapautumista, suojaavat geenejä entsyymien hyökkäystä vastaan ja kuljettavat lääkkeen kohdesoluihin. Toistaiseksi tietoa kohdennetuista nanokuljettimista on vain rajoitetusti. Nanokuljettimina on aikaisemmin hyödynnetty käyttäen mm. monihaaraista polylysiiniä (HBPL); liposomeja ja poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) nanopartikkeleita geenien, lääkkeiden ja merkkiaineiden kuljetuksessa sisäkorvassa.

Tässä tutkimuksessa selvitettiin polymerosomien (PM) ja rasva-nanokapsselien (LNC) käyttöä nanokuljettimina rotan sisäkorvassa.  Tutkimuksessa tarkasteltiin nanopartikkeleiden jakautumista, kohdentamista ja kudosystävällisyyttä sisäkorvassa.  Ensin selvitettiin ns. autofluoresenssin poistomenetelmiä, joilla nanopartikkeleiden merkkiaineiden tarkkuutta voitiin parantaa. Seuraavaksi selvitettiin PM:n kulkua sisäkorvassa ja TAT tai tet1 peptideillä funtionalisoitujen PM:n jakautumista sisäkorvassa ja kohdistamista kohdesolukkoihin.  Lisäksi selvitettiin miten eri sisäkorvan LNC partikkeleiden vientimenetelmät vaikuttavat siihen, miten nanokuljettimet leviävät eri kudosaitioihin ja miten kudosystävällisiä ne ovat.

Sisäkorvan kudossaarekkeessa autofluoresenssia oli havaittavissa sekä sisäisissä ja ulkoisissa karvasoluissa, kuulohermon soluissa, verisuoniverkoston reunasoluissa, spiraali ligamentin fibrinosyyteissä, scala tympanin  sidekudossoluissa ja Reissnerin kalvon pintasolukossa. Autofluoresenssi väheni, kun näytettä käsiteltiin 1 mM kuparisulfaatilla samalla kun käsittely ei poistanut nanopartikkelin pinnalla olevan DiI-merkkiaineen fluoresenssia ja PM:n havaittavuutta. Eri nanopartikkeleiden annostelumenetemät aiheuttivat erilaisen nanopartikkeleiden leviämisen sisäkorvassa: sisäkorvaan ruiskutettuja PM:a havaittiin spiraali ligamentissä, kuulohermossa, Cortin elimen alapuolella sidekudoksessa.  Välikorvaan ruiskutettuja  PM:a havaittiin spiraali laminassa ja sen alapuolisessa sidekudoksessa. Pyöreän ikkunan kautta annosteltuja PM:a havaittiin vain spiraali laminassa. Tasapainoelimessä sisäkorvaan ja välikorvaan annostellut PM:t levisivät laajemmalle kuin pyöreän ikkunan kautta annostellut PM:t.  TAT-PM:t aiheuttivat voimakkaamman fluoresoinnin pyöreässä ikkunan kalvossa, spiraali ligamentissä ja sen alaisessa sidekudoksessa kuin verrokki PM:t. tet1-PM:iä havaittiin kuulohermossa kun lume-tet1-PM:ä havaittiin kauempana kuulohermosta.  LNC läpäisi pyöreän ikkunan ja kulkeutui stria vaskularikseen ja spiraali ligamenttiin. Nanopartikkelit eivät aiheuttaneet havaittavia kudosvaurioita tai sivuvaikutuksia in vivo kokeissa.

Tutkituista nanopartikkeleista sekä PM että LNC läpäisevät pyöreän ikkunan ja ne kulkeutuvat sisäkorvan soluihin. Tutkimukset PM:llä osoittavat, että annostelutavalla on vaikutuksensa siihen, kuinka laajalle sisäkorvaan PM:t kulkeutuvat. Välikorvaan ruiskutettuna  PM:a oli runsaammin tasapainoelimessä kuin kuuloelimessä osoittaen että soikea ikkuna läpäisee nanopartikkeleita paremmin kuin pyöreä ikkuna. Suoraan sisäkorvaan ruiskutetut PM:t levisivät laajimmin, koska nanopartikkeleiden ei tarvitse läpäistä välikorvan ja sisäkorvan välisiä kalvoesteitä. Sisäkorvahoitoa suunniteltaessa tulee harkita minne nanopartikkelien halutaan leviävän ja sen perusteella voidaan valita oikea annostelumenetelmä. Tulokset osoittavat, että kalvoston läpäisevyyttä voidaan parantaa käyttämällä TAT-peptidillä funktionalisoitua PM:a. Kohdentamista tiettyyn kudos- tai solutyypin voidaan parantaa käyttämällä kohdistin molekyylejä, kuten tet 1 PM: pinnalla. Sekä PM että LNC ovat mahdollisia lääkkeiden ja geenien kuljettimia tulevaisuuden sisäkorvahoidoissa. Tutkimukset PM:n ja LNC:n sopivuudesta osoittavat, että muokkaamalla nanopartikkeleiden rakenteita ja ominaisuuksia voidaan parantaa kohdentamista ja leviämistä sisäkorvan eri kudoksiin.