Ny nanopartikel afslører effektiviteten af ​​kræftbehandling i realtid

At kunne opdage tidligt, om en kræftbehandling virker for en patient, kan påvirke behandlingsforløbet og forbedre resultater og livskvalitet. Imidlertid, konventionelle detektionsmetoder - såsom PET -scanninger, CT og MR - kan normalt ikke opdage, om en tumor skrumper, før en patient har modtaget flere behandlingscykler.

En ny teknik udviklet i prækliniske modeller af efterforskere ved Brigham og Women's Hospital (BWH) tilbyder en ny tilgang og en oplæsning af kemoterapiens effektivitet på så få som otte timer efter behandlingen. Teknologien kan også bruges til at overvåge effektiviteten af ​​immunterapi. Ved hjælp af en nanopartikel, der leverer et lægemiddel og derefter fluorescerer grønt, når kræftceller begynder at dø, forskere var i stand til at visualisere, om en tumor er resistent eller modtagelig for en bestemt behandling meget hurtigere end i øjeblikket tilgængelige kliniske metoder.

Holdets resultater offentliggøres online i denne uge i The Procedurer fra National Academy of Sciences .

"Ved hjælp af denne tilgang, cellerne lyser op i det øjeblik, et kræftlægemiddel begynder at virke. Vi kan afgøre, om en kræftbehandling er effektiv inden for få timer efter behandlingen, "sagde den tilsvarende forfatter Shiladitya Sengupta, Ph.d., en hovedforsker i BWH's Division of Bioengineering. "Vores langsigtede mål er at finde en måde at overvåge resultaterne meget tidligt, så vi ikke giver et kemoterapimedicin til patienter, der ikke reagerer på det."

Den nye teknik udnytter det faktum, at når celler dør, et bestemt enzym kendt som caspase aktiveres. Forskerne designede et 'reporterelement', der, i nærvær af aktiveret caspase, lyser grønt. Holdet testede derefter, om de kunne bruge journalistens nanopartikler til at skelne mellem lægemiddelsensitive og lægemiddelresistente tumorer. Brug af nanopartikler fyldt med kræftbekæmpende lægemidler, holdet testede et almindeligt kemoterapeutisk middel, paclitaxel, i en præklinisk model for prostatakræft og, separat, en immunterapi, der er målrettet PD-L 1 i en præklinisk model af melanom. I de tumorer, der var følsomme over for paclitaxel, teamet oplevede en stigning på cirka 400 procent i fluorescens sammenlignet med tumorer, der ikke var følsomme over for stoffet. Holdet så også en signifikant stigning i det fluorescerende signal i tumorer behandlet med anti-PD-L1 nanopartikler efter fem dage.

"Vi har demonstreret, at denne teknik kan hjælpe os med direkte at visualisere og måle tumors lydhørhed over for begge typer lægemidler, sagde den tilsvarende forfatter Ashish Kulkarni, en instruktør i Division of Biomedical Engineering på BWH. "Nuværende teknikker, som er afhængige af målinger af tumorens størrelse eller metaboliske tilstand, er undertiden ude af stand til at påvise effektiviteten af ​​et immunterapeutisk middel, da tumorens volumen faktisk kan stige, efterhånden som immunceller begynder at strømme ind for at angribe tumoren. Reporter nanopartikler, imidlertid, kan give os en nøjagtig aflæsning af, om kræftceller dør eller ej. "

Forskere planlægger nu at fokusere på designet af radiotracers, der kan bruges til mennesker, og test af både sikkerhed og effekt vil være nødvendig, før den nuværende teknik kan oversættes til kliniske anvendelser. Sengupta, Kulkarni og deres kolleger arbejder aktivt på disse trin for at fremme laboratoriets mål om at forbedre håndteringen og behandlingen af ​​kræft ved hjælp af nanoteknologi.