Single-Shot Kemo

En enkelt behandling af lægemiddelbærende nanopartikler ødelægger effektivt prostatacancertumorer hos mus, ifølge eksperimenter fra forskere ved MIT og Harvard Medical School. Denne tilgang kan føre til kraftfulde behandlinger uden bivirkninger forbundet med kræftbehandling, siger forskerne.

Vi lavede en enkelt indsprøjtning af partiklerne og fulgte derefter tumoren i de næste 109 dage og viste, at vi stort set havde fuldstændig tumoreliminering, siger Omid Farokhzad, assisterende professor i anæstesi ved Harvard Medical School, som sammen med Robert Langer, kemiingeniørprofessor ved MIT, ledede forskningen. Fordi ingredienserne, der bruges til at fremstille nanopartikel-medicinsystemet, allerede er blevet godkendt af FDA til andre formål, håber forskerne at vinde hurtig godkendelse til at teste den nye teknologi på mennesker. Resultaterne blev offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences.

[For et billede af celler med indlejrede nanopartikler, klik her .]

Fordi mange patienter får regelmæssige screeninger for prostatakræft, opdager og behandler læger i stigende grad sygdommen på et tidligt tidspunkt, hvor den stadig er begrænset til enkelte tumorer. På dette stadium kan en enkelt injektion af radioaktive materialer direkte ind i tumoren være en effektiv behandling, der dræber tumoren over flere måneder. Men denne behandling har bivirkninger, såsom erektil dysfunktion, hos omkring 40 procent af patienterne, siger Farokhzad. Kirurgi, en anden mulighed, har risiko for komplikationer. Ved senere kræftforløb er kemoterapi en mulighed, men det kommer også med bivirkninger - og kræver mange doser.

Forskerne mener, at nanopartiklerne burde give strålebehandlingens fordel med én skudsterapi, men uden bivirkningerne, til dels fordi partiklerne afgiver lægemidler specifikt til indersiden af ​​kræftceller, så skader på sundt væv undgås.

For at lave nanopartiklerne blander forskerne et lægemiddel til prostatacancer (docetaxel) og polymerer, der allerede er FDA-godkendt (en af ​​dem bruges til suturer). Polymeren dannede kugler med stofferne fanget indeni. Forskerne fastgør derefter kemiske stykker af RNA, kaldet aptamerer, til overfladen af ​​kuglerne. RNA'et foldes til former, der passer ind i komplementære strukturer på overfladen af ​​prostatakræftceller.

I museeksperimenterne lod forskerne tumorer vokse til en vis størrelse, før de injicerede de målrettede nanopartikler, eller et af en række kontrolstoffer, direkte ind i tumoren. I kontroller, der brugte enten saltvand, polymer-nanopartikler uden lægemidlet eller lægemidlet alene, døde næsten alle musene under eksperimentet. I modsætning hertil overlevede alle de mus, der blev injiceret med de målrettede nanopartikler, og i de fleste tilfælde (fem ud af syv) forsvandt tumorerne.

En nøgle til nanopartiklernes effektivitet er deres RNA-strenges evne til at binde sig til en kræftcellemembran. Cellen trækker derefter partiklerne ind. At have partiklerne inde i cellen har to fordele: det får stoffet, hvor det skal være for at dræbe cellerne, og det mindsker koncentrationen af ​​stoffet uden for kræftcellerne, hvorved toksiciteten for sundt væv mindskes. At polymeren frigiver stoffet gradvist hjælper også – stoffet frigives i løbet af de timer eller dage, det tager for partiklerne at blive trukket ind i cellerne, hvor det fortsætter med at blive frigivet og dræber cellerne.

I modsætning hertil, når lægemidlet sprøjtes ind i tumoren uden at være indkapslet inde i partikler, har det ringe effekt, og tumoren fortsætter med at vokse. Tilsyneladende diffunderer stoffet ud af tumorområdet, før det kan dræbe alle kræftcellerne.

Tidlige toksicitetsforsøg med nanopartiklerne kan begynde om to år, hvis yderligere dyreforsøg går godt, siger Farokhzad.

Medikamentleveringsteknologien er en del af en større indsats fra forskere for at bruge nanoteknologi til at revolutionere kræftbehandling. Joseph DeSimone, professor i kemi og kemiteknik ved University of North Carolina ved Chapel Hill og North Carolina State University, har for eksempel for nylig startet museforsøg med brug af sine egne polymerbaserede nanopartikler til lægemiddelafgivelse. Læge ved University of Michigan James Baker's nanopartikler baseret på stærkt forgrenede strukturer kaldet dendrimerer har også vist succes mod kræft hos gnavere.

MIT-Harvard-forskerne arbejder også på at målrette bugspytkirtelkræft og i sidste ende brystkræft og hjerte-kar-sygdomme. Henry Brem, neurokirurg og direktør for afdelingen for neurokirurgi ved Johns Hopkins University School of Medicine, vil gerne tilpasse nanopartiklerne til hjernekræft, især til behandling af tumorer, der er svære at nå med kirurgi. Det kommer ikke til at påvirke hjernen, det vil kun påvirke tumorcellerne. At bare sprøjte det ind i tumorerne og udrydde dem, ville være et stort skridt fremad for neural onkologi. Hvis vi kunne få fat i det, ville vi gøre det i morgen, i laboratoriet, siger han.

Til sidst håber MIT-Harvard-forskerne at designe nanopartikler, der kan sprøjtes ind i blodbanen, hvorfra de kan opsøge kræftceller hvor som helst i kroppen, hvilket gør det muligt at behandle metastaseret kræft i sent stadium. Selvom dette repræsenterer en lille procentdel af patienter, der rent faktisk har sygdommen, er det dem, der ikke har nogen terapeutisk mulighed for dem, siger Farokhzad. Så ideen om at have nanopartikler, der kan cirkulere gennem kroppen, finde kræftceller og dræbe dem, er meget, meget attraktiv.

Til dette formål genererer de biblioteker af nanopartikler af forskellige størrelser med forskellige kemiske egenskaber og molekylære vedhæftninger, som de vil teste in vitro og in vivo for at identificere dem, der er mest effektive til at finde og ødelægge kræftceller uden at sidde fast i sunde organer.

skjule