Single-Shot Chemo

En enda behandling av läkemedelsbärande nanopartiklar förstör effektivt prostatacancertumörer hos möss, enligt experiment av forskare vid MIT och Harvard Medical School. Detta tillvägagångssätt kan leda till kraftfulla behandlingar utan biverkningar som är förknippade med cancerterapi, säger forskarna.

Vi gjorde en enda injektion av partiklarna och följde sedan tumören under de kommande 109 dagarna, och visade att vi i princip hade fullständig tumöreliminering, säger Omid Farokhzad, biträdande professor i anestesi vid Harvard Medical School, som tillsammans med Robert Langer, professor i kemiteknik vid MIT, ledde forskningen. Eftersom ingredienserna som används för att göra nanopartikelläkemedelssystemet redan har godkänts av FDA för andra ändamål, hoppas forskarna få ett snabbt godkännande för att testa den nya tekniken på människor. Resultaten publicerades denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences.

[För en bild av celler med inbäddade nanopartiklar, klicka här .]

Eftersom många patienter regelbundet undersöks för prostatacancer, upptäcker och behandlar läkare allt oftare sjukdomen i ett tidigt skede, när den fortfarande är begränsad till enstaka tumörer. I detta skede kan en enda injektion av radioaktivt material direkt in i tumören vara en effektiv behandling som dödar tumören under flera månader. Men den här behandlingen har biverkningar, såsom erektil dysfunktion, hos cirka 40 procent av patienterna, säger Farokhzad. Kirurgi, ett annat alternativ, har risker för komplikationer. För cancer i senare skede är kemoterapi ett alternativ, men det kommer också med biverkningar – och kräver många doser.

Forskarna tror att nanopartiklarna bör ge strålbehandlingens fördel med engångsterapi, men utan biverkningar, delvis för att partiklarna levererar läkemedel specifikt till insidan av cancerceller, och undviker skador på frisk vävnad.

För att göra nanopartiklarna blandar forskarna ihop ett läkemedel mot prostatacancer (docetaxel) och polymerer som redan är FDA-godkända (en av dem används för suturer). Polymeren bildade sfärer med läkemedlen instängda. Forskarna fäster sedan kemiskt bitar av RNA, kallade aptamerer, till sfärernas yta. RNA:t viks till former som passar in i komplementära strukturer på ytan av prostatacancerceller.

I musexperimenten lät forskarna tumörer växa till en viss storlek innan de injicerade de riktade nanopartiklarna, eller en av en mängd olika kontrollämnen, direkt i tumören. I kontroller som använde antingen saltlösning, polymernanopartiklar utan läkemedlet, eller läkemedlet enbart, dog nästan alla möss under experimentet. Däremot överlevde alla möss som injicerades med de riktade nanopartiklarna, och i de flesta fall (fem av sju) försvann tumörerna.

En nyckel till nanopartiklarnas effektivitet är förmågan hos deras RNA-strängar att binda till ett cancercellmembran. Cellen drar sedan in partiklarna. Att ha partiklarna inuti cellen har två fördelar: det får läkemedlet dit det behöver vara för att döda cellerna, och det minskar koncentrationen av läkemedlet utanför cancercellerna, vilket minskar toxiciteten för frisk vävnad. Det faktum att polymeren frisätter läkemedlet gradvis hjälper också – läkemedlet frisätts under de timmar eller dagar det tar för partiklarna att dras in i cellerna, där det fortsätter att frigöras och dödar cellerna.

När läkemedlet däremot injiceras i tumören utan att vara inkapslat inuti partiklar, har det liten effekt, och tumören fortsätter att växa. Tydligen diffunderar läkemedlet ut ur tumörområdet innan det kan döda alla cancerceller.

Tidiga toxicitetsförsök av nanopartiklarna kan börja om två år, om ytterligare djurstudier går bra, säger Farokhzad.

Tekniken för läkemedelsleverans är en del av en större satsning från forskare att använda nanoteknik för att revolutionera cancerbehandling. Joseph DeSimone, professor i kemi och kemiteknik vid University of North Carolina vid Chapel Hill och North Carolina State University, till exempel, har nyligen startat musförsök med sina egna polymerbaserade nanopartiklar för läkemedelsleverans. Läkare vid University of Michigan James Bakers nanopartiklar baserade på mycket grenade strukturer som kallas dendrimerer har också visat framgång mot cancer hos gnagare.

MIT-Harvard-forskarna arbetar också med att rikta in sig på cancer i bukspottkörteln och så småningom bröstcancer och hjärt- och kärlsjukdomar. Henry Brem, neurokirurg och chef för avdelningen för neurokirurgi vid Johns Hopkins University School of Medicine, skulle vilja anpassa nanopartiklarna för hjärncancer, särskilt för behandling av tumörer som är svåra att nå med kirurgi. Det kommer inte att påverka hjärnan, det kommer bara att påverka tumörcellerna. Att bara injicera det i tumörerna och utrota dem, det skulle vara ett stort steg framåt för neural onkologi. Om vi ​​kunde få tag i det skulle vi göra det i morgon, i laboratoriet, säger han.

Så småningom hoppas MIT-Harvard-forskarna kunna designa nanopartiklar som kan injiceras i blodomloppet, från vilka de kan söka upp cancerceller var som helst i kroppen, vilket gör det möjligt att behandla metastaserad cancer i sent skede. Även om detta representerar en liten andel av patienterna som faktiskt har sjukdomen, är det de som inte har något terapeutiskt alternativ tillgängligt för dem, säger Farokhzad. Så tanken på att ha nanopartiklar som kan cirkulera genom kroppen, hitta cancerceller och döda dem, är väldigt, väldigt attraktiv.

För detta ändamål genererar de bibliotek av nanopartiklar av olika storlekar med olika kemiska egenskaper och molekylära bindningar, som de kommer att testa in vitro och in vivo för att identifiera de som är mest effektiva för att hitta och förstöra cancerceller utan att fastna i friska organ.

Dölj