Targeted colonic delivery for local treatment of GI diseases
- Reference number
- ID23-0016
- Project leader
- Teleki, Alexandra
- Start and end dates
- 240101-271231
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
The prevalence of inflammatory bowel disease (IBD) continues to rise globally. Current therapies primarily rely on systemic drug administration with non-specific targeting of the disease site. This greatly limits drug efficacy and causes side effects. Additionally, the heterogenous treatment response in IBD patients challenges the development of sustainable and effective therapies. Our aim is to establish precision treatments for IBD by developing an orally administered drug delivery system that specifically targets the inflamed disease site. To achieve this, we will functionalize drug-loaded mesoporous SiO2 nanoparticles with ligands for molecular targets of diseased areas in the colon. We will tailor the surface chemistry using click chemistry-based bioconjugation approaches to control nanoparticle diffusion through the colonic mucus barrier to reach mucosal disease targets. Thereby, we can systematically study transport of targeted nanoparticles in the colon using state-of-the-art artificial mucus models mimicking biological barriers in the gastrointestinal (GI) tract. Therapeutic efficacy will be assessed in preclinical disease models that recapitulate clinical features of inflammation in ulcerative colitis and Crohn’s disease. Thereby, we aim to improve efficacy of orally administered drugs for local treatment of GI diseases and allow the use of targeted nanomedicines with stable and controllable performance in vivo to reach their full potential in the clinic.
Popular science description
Inflammatorisk tarmsjukdom (IBD) är en kronisk sjukdom som kännetecknas av inflammation i mag-tarmkanalen. Det inkluderar två huvudtyper: ulcerös kolit och Crohns sjukdom. IBD påverkar miljontals människor världen över och dess förekomst fortsätter att öka. Det är en komplex sjukdom som involverar en kombination av genetiska, miljömässiga och immunologiska faktorer. Sjukdomsförloppet kan variera starkt mellan olika patienter och därför är det utmanande att hitta rätt behandlingsstrategi för varje individ. De nuvarande behandlingsalternativen för IBD fokuserar främst på att minska inflammation och hantera symtom. Nuvarande terapier riktar sig inte specifikt mot inflammationen i mag- tarmkanalen och orsakar därmed svåra biverkningar. Det finns därför ett stort behov att utveckla nya precisionsbehandlingar för IBD. I detta projekt kommer vi att utveckla ett läkemedelsleveranssystem som ges patienten oralt. Vi kommer att använda mesoporösa kiseldioxid nanopartiklar som bärarsystem för läkemedlet. Detta material har en ordnad porstruktur med stor yta som kan lagra och sedan frisätta läkemedel från sina porer kontrollerat vid specifika målområden i kroppen. Dessutom kan ytan på nanopartiklarna modifieras med funktionella grupper som styr leveranssystemet mot den inflammerade vävnaden i tarmen. Nya forskningsrön har identifierat proteiner som uttrycks till en högre grad på inflammerad jämfört med sjuk vävnad. Antikroppar på nanopartiklarnas yta kan fungera som ankare till dessa proteiner och därmed rikta behandlingen till det sjuka målområdet i tarmen. Vi arbetar med klickkemi för att koppla samman molekyler på ytan av nanopartiklarna på ett effektivt och kontrollerat sätt. Detta är inte bara viktigt för att målstyra nanopartiklarna mot inflammationen utan även för att möjliggöra transport genom det tjocka mukuslagret som bildar ett skyddande barriär på slemhinnan i tjocktarmen. Vi kommer att studera hur ytkemin på nanopartiklarna påverkar leverans av nanopartiklarna i nyligen utvecklade laboratoriemodeller som efterliknar den komplexa, gel-liknande strukturen av mukus i kolon. Vi utvärderar även hur effektiv den nya behandlingsmetoden är i djurmodeller för IBD som efterliknar antingen ulcerös kolit eller Crohns sjukdom. Det långsiktiga målet med denna forskning är därmed att utveckla en ny, effektiv behandling för IBD med färre biverkningar och därmed öka livskvalitén för IBD patienter.