Den første udfordring er derfor, hvordan man får det ønskede læge­middel ind i den ekstracellulære vesikel uden at beskadige den. Overordnet set er der to veje at gå. Lægemidlet kan enten bringes ind i de ekstracellulære vesikler før eller efter, de er dannet.

I det første tilfælde kan man modificere cellen, så den simpelthen producerer vesikler med det ønskede indhold. Det kan gøres ved at tilføre genetisk materiale eller give cellerne bestemte signalstoffer, der får dem til at ændre deres aktivitet. Når cellerne så naturligt udskiller ekstracellulære vesikler, indeholder de allerede lægemidlet. Fordelen ved den tilgang er, at vesiklerne bevarer deres normale struktur og funktion. Ulempen er, at det er svært at kontrollere præcis, hvor meget medicin hver enkelt vesikel kommer til at indeholde.

I den anden metode forsøger man at pakke lægemidlet i de ekstracellulære vesikler, efter de er produceret fra cellerne. Her bruger man blandt andet elektriske impulser til midlertidigt at åbne vesikelmembranen, eller man blander vesiklerne med høje koncentrationer af lægemidlet i håb om, at det passivt trænger ind. Denne metode giver bedre kontrol, men risikoen er, at vesiklernes struktur ændres, og de mister deres evne til at finde det rigtige mål i kroppen.

Flere store udfordringer

Selv hvis det lykkes at pakke et lægemiddel ind i ekstracellulære vesikler, opstår den næste udfordring. For at lægemidlet skal virke, skal vesiklen ikke blot nå frem til det ønskede organ (hjernen), den skal også genkendes og optages af de rigtige celler, altså de syge celler i dette tilfælde. I dag findes der eksperimentelle tilgange – godt nok kun på forsøgsstadiet – hvor man udstyrer vesiklernes overflade med særlige signalmolekyler, der genkendes af de syge celler. 

Denne fremgangsmåde skal blandt andet imødekomme et af de største problemer, nemlig cirkulationstiden af ekstracellulære vesikler i blodet. Kroppen har nemlig specialiserede celler, især i lever og milt, der overvåger og fjerner partikler fra blodet. Derfor vil mange af de medicinbærende vesikler blive fjernet, før de når frem til deres mål.

Endelig er der en mere lavpraktisk udfordring: produktion i stor skala. I et laboratorie er det relativt enkelt at fremstille ekstracellulære vesikler. Men hvis de skal anvendes i medicinske sammenhænge, kræver det store mængder rene vesikler med samme egenskaber mellem hvert produktionsparti. Det gør det til en meget mere kompliceret fremstillingsproces.

Der arbejdes derfor intenst med at standardisere metoder til produktion og karakterisering af ekstracellulære vesikler. Det er nødvendigt, hvis teknologien skal bevæge sig fra at være eksperimentelt lovende til at blive anvendt i praksis.

Transportprotein kan være nøglen til supervesikler

Målet med vores forskningsprojekt er at udvikle en ny generation af ekstracellulære vesikler, en slags supervesikler, der både kan overleve længe i blodbanen og samtidig finde vej ind i hjernen uden at bliver opdaget og fjernet undervejs.

Til at producere store mængder ekstracellulære vesikler vil vi bruge en type stamceller kaldet mesenkymale stamceller. Disse celler er robuste, nemme at dyrke og har vist sig velegnede til at danne ekstra­cellulære vesikler med naturligt forekommende antiinflammatoriske egenskaber.

Men selve nøglen i vores strategi er, at vi kobler vesiklerne til albumin, som er kroppens mest udbredte transportprotein. Albumin er et naturligt forekommende protein i blodet som binder og transporterer mange forskellige stoffer, som fedtsyrer, hormoner og lægemidler.
Albumin genkendes af immunsystemet som en del af kroppen selv. Når vesiklerne er bundet til albumin, bliver de derfor i mindre grad opslugt af de specialiserede celler i lever og milt. Det betyder, at de forbliver længere i blodbanen og har større sandsynlighed for at nå frem til målet.

Desuden har albumin en naturlig evne til at trænge ind i visse væv, særligt sygt eller beskadiget væv. Det gælder også i centralnervesystemet, hvor man i sygdomstilstande, også i sclerose, ser en ændret blod-hjerne-barriere. Det er derfor sandsynligt, at vesikler bundet til albumin i højere grad kan slippe gennem og nå ind i centralnervesystemet, hvor der er brug for dem.

Ved at kombinere ekstracellulære vesikler og albumin forsøger vi altså at skabe en biologisk enhed, der både overlever længere, cirkulerer bredere og måske i højere grad kan nå ind i hjernen.

Hvad kan det betyde for patienten?

Hvis vores strategi lykkes, kan det bane vej for en ny generation af behandlinger mod sygdomme i hjernen. Behandlinger, der er mere præcise, har færre bivirkninger og faktisk krydser blod-hjerne-barrieren og dermed når frem til de syge celler.  
Vores primære mål er sclerose, hvor der i dag findes flere lægemidler, men hvor en stor del af dem virker bredt på immunsystemet og derfor kan medføre alvorlige bivirkninger. 

Hvis man i stedet kan levere behandlingen direkte til de betændte områder i hjernen, bliver det muligt at dæmpe sygdommen lokalt og skånsomt. På sigt håber vi, at teknologien også kan bruges til andre neurologiske sygdomme, hvor blod-hjerne-bar­rieren udgør en betydelig barriere for effektiv behandling. ♦