Nanoparticles for the Treatment of Neovascularizations in the Eye

• Applicants: Professor Dr. Achim Goepferich; Professor Dr. Ernst R. Tamm
• Subject Area: Pharmacy ; Ophthalmology
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 269235691

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Ziel des Projektes war es, Nanotherapeutika für die Behandlung von proliferativer diabetischer Retinopathie (PDR) und neovaskulärer altersbedingter Makuladegeneration zu entwickeln. Dies sollte mit wirkstoffbeladenen Nanopartikeln und Angiotensin II Rezeptor Typ 1 (AT1R) blockierenden Polymeren realisiert werden. Die Arbeiten mit Nanopartikeln waren überaus erfolgreich wenn auch in unerwarteter Weise. Entgegen der Erwartungen aus dem Antrag reicherten sich Cyclosporin A beladene Partikeln nicht in retinalen Blutgefäßen, sondern im retinalen Pigmentepithel an. Dennoch wurden die Arbeiten zur Hemmung der Proliferation von Blutkapillaren in vivo weiterverfolgt. Ein sehr positiver Befund war die überragende Wirksamkeit der Partikel bei der Unterdrückung der Frühgeborenenretinopathie bei Mäusen, die als ‚einfaches‘ Modell für PDR und neovaskuläre AMD diente. Die Ergebnisse verzögerten zwar die Veröffentlichung aufgrund der Patentierung, eröffneten aber konkret die Möglichkeit ein Arzneimittel für die kausale Behandlung der Frühgeborenenretinopathie zu entwickeln. Gleichzeitig weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die Partikel für die Therapie von AMD und neovaskulärer AMD geeignet sind. Die Entwicklung von multivalenten AT1R Antagonisten gelang auf der Basis von Quantenpunkten uneingeschränkt. Sie zeigten in vitro eine hohe Avidität für den Rezeptor und in vivo eine Anreicherung an den Endothelien der Retina. Die Entwicklung von Polymerantagonisten gestaltete sich dagegen schwierig. Die mit Antagonisten dotierten verzweigten biokompatiblen Polymere hatten keine ausreichende Bindungsstärke. Dies konnte durch Entwicklung von ebenfalls bioverträglichen antagonistischen Nanopartikeln umgangen werden. Sie zeigten wie Quantenpunkte eine hohe Avidität und in vivo eine Anreicherung an Kapillaren der Retina. Allerding waren die Partikel nicht lange genug vor Ort, um in vivo Versuche zu rechtfertigen.

Publications

• Branched Polymer-Drug Conjugates for Multivalent Blockade of Angiotensin II Receptors. Molecular Pharmaceutics 2015, 12 (9), 3292-3302
  Hennig, R.; Veser, A.; Kirchhof, S.; Goepferich, A.
  
• Multivalent nanoparticles bind the retinal and choroidal vasculature. Journal of Controlled Release 2015, 220 (Part A), 265-274
  Hennig, R.; Ohlmann, A.; Staffel, J.; Pollinger, K.; Haunberger, A.; Breunig, M.; Schweda, F.; Tamm, E. R.; Goepferich, A.
  
• (2019) Nanoparticles Targeting Retinal and Choroidal Capillaries In Vivo. In: Weber B.H.F., Langmann T. (eds) Retinal Degeneration. Methods in Molecular Biology, vol 1834. Humana, New York, NY
  Haunberger A., Goepferich A.
  
• Intracellular availability of poorly soluble drugs from lipid nanocapsules. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 2019, 139, 23-32
  Bohley, M.; Haunberger, A.; Goepferich, A. M.