Nanopartikler med multifunktionel lægemiddelprecursor til synergistisk tumorterapi

Til effektiv kræftbehandling med få bivirkninger, det aktive lægemiddel bør selektivt opnå høj koncentration i tumoren. I journalen Angewandte Chemie , videnskabsmænd har introduceret en ny tilgang, hvor to synergistiske lægemiddelkomponenter kombineres til en dimer. Denne dimer kan inkorporeres i polymere nanotransportere i usædvanlig høj koncentration. Komponenterne aktiveres, når dimeren deles i tumoren. Ud over, de muliggør brug af to forskellige billedbehandlingsteknikker.

Polymere miceller er de vigtigste nanotransportere, der anvendes til behandling af tumorer. På trods af forbedrede transportsystemer, mange udfordringer skal stadig overvindes:utilstrækkelig belastning, for tidlig frigivelse af lægemidlet, ingen evne til at overvåge distributionen af ​​lægemidlet, og begrænset ophobning af lægemidlet i tumorvævet. Longjiang Zhang, Guizhi Zhu, Xiaoyuan Chen, og deres team har nærmet sig disse problemer fra den anden retning. I stedet for at forbedre transportøren, de forbedrede lasten.

Forskerne fra National Institutes of Health i Bethesda, USA, og Nanjing University, Kina, har brugt et simpelt, men effektivt trick:de forbinder to stoffer, camptothecin og en speciel fotosensibilisator, at lave en dimer. Miceller kan meget effektivt lastes med en usædvanlig stor mængde af den dimere fragt (59%). Dimererne er mindre hydrofile end deres individuelle komponenter, tillader dem lettere at blive introduceret i det hydrofobe indre af micellerne. Af samme grund, dimererne kommer ikke ud af micellerne, når de rejser gennem blodkarrene. Dette reducerer uønskede bivirkninger.

Begge komponenterne i den oprindeligt inaktive dimer er forbundet med en disulfidbro, der kun kan brydes af en glutathionafhængig reaktionskaskade. Glutathion er et lille protein, der er til stede i høj koncentration i mange tumorer. Begge lægemidler aktiveres først, efter at dimeren er opdelt i tumorcellerne.

Når området af tumoren bestråles med laserlys, fotosensibilisatoren omdanner normal oxygen til meget reaktiv singlet oxygen, som beskadiger cellen og forårsager iltmangel. Camptothecin hæmmer faktor 1α, som hjælper celler med at modstå iltmangel. Dette øger den cytotoksiske virkning af fotosensibilisatoren. En anden effekt af camptothecin er, at det beskadiger tumorcellernes DNA.

Ud over, fotosensibilisatoren er et fluorescerende farvestof, og det kan binde radioisotopen kobber-64, som muliggør visualisering med både fluorescensbilleddannelse og positronemissionstomografi (PET). Kvantitativ PET giver mulighed for præcis overvågning af dimeren, samt bekræftelse af dets farmakokinetik og biodistribution in vivo.

Eksperimenter med cellekulturer og tumormus viste, at denne nye metode væsentligt forbedrede transport og akkumulering af lægemidlet i tumorer med betydeligt færre bivirkninger, samtidig med, at tumoren krymper i væsentlig højere grad end administration af de ubundne enkeltkomponenter.