Nanoporøse partikler leverer nye molekylære terapier til tumorer

(PhysOrg.com) -- Brug af nanoporøse siliciumpartikler, to hold af efterforskere har skabt lægemiddelleveringsmidler, der er i stand til at transportere labile molekylære terapier dybt ind i kroppen. Begge grupper mener, at deres nye lægemiddelleveringsmidler skaber nye muligheder for at udvikle innovative kræftbehandlinger.

Mauro Ferrari, fra University of Texas Health Sciences Center i Houston, ledet et forskerhold, der sigter mod at udvikle nye metoder til at levere terapeutiske små interfererende RNA (siRNA) molekyler til tumorer. Han og hans kolleger offentliggjorde deres resultater af deres undersøgelser i tidsskriftet Cancer Research. Karl Erik Hellstrøm, fra University of Washington, og Jun Liu og Chenghong Lei, begge fra Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), ledet forskergruppen, der udviklede metoder til at levere terapeutiske antistoffer til tumorer. Deres forskning blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society . Dr. Ferrari er den primære efterforsker af en af ​​National Cancer Institutes (NCI) Physical Sciences in Oncology Centres, Dr. og han spillede en afgørende rolle i etableringen af ​​NCI's Alliance for Nanotechnology in Cancer.

siRNA er en lovende tilgang til kræftbehandling, og et anticancer siRNA-molekyle er nu i kliniske forsøg med mennesker (klik her for en nylig historie). Imidlertid, siRNA-molekyler nedbrydes hurtigt i kroppen, så at levere dem til tumorer kræver hjælp.

Dr. Ferraris team nærmede sig dette problem ved først at indkapsle siRNA-molekyler i lipid-baserede nanopartikler. Tidligere arbejde fra hans team havde allerede vist, at disse lipid-nanopartikler kunne levere siRNA-molekyler til tumorer, men opnåelse af en terapeutisk effekt i tumorbærende mus krævede to gange ugentlige injektioner i mange uger. For at reducere antallet af nødvendige injektioner, Dr. Ferrari og hans kolleger besluttede at indlæse deres nanopartikel-siRNA-konstruktion i porerne af biokompatible nanoporøse siliciumpartikler. De injicerede derefter deres lægemiddelleveringsbærer i mus med humane ovarietumorer.

Da forskerne undersøgte musene tre uger senere, fandt forskerne ud af, at tumorer var skrumpet markant, og at siRNA-midlet stadig udøvede sin biologiske virkning. Efterforskerne fandt også, at toksiciteten var minimal eller ikke-eksisterende.

I mellemtiden University of Washington-PNNL-teamet brugte nanoporøst silicium til at indfange et stort antal monoklonale antistoffer, der målretter mod et specifikt tumorassocieret protein kendt som CTLA-4. Monoklonale antistoffer rettet mod CTLA-4 har vist sig at producere markante antitumoreffekter i humane kliniske forsøg, men terapeutiske niveauer af dette antistof kan udløse uønskede autoimmune reaktioner og andre alvorlige bivirkninger. Drs. Hellstrøm, Liu, og Lei og deres samarbejdspartnere ræsonnerede, at nanoporøse siliciumpartikler kunne fungere som et reservoir, der ville opretholde terapeutiske niveauer af antistof lige ved tumorstedet og samtidig reducere den samlede mængde af antistof, der cirkulerer frit i kroppen.

For at teste deres hypotese, efterforskerne injicerede deres konstruktion direkte i melanomer, der voksede i mus. Som kontrol, et andet sæt mus modtog CTLA-4 monoklonale antistoffer injiceret i peritonealhulen. Resultaterne af dette eksperiment viste, at CTLA-4 monoklonale antistoffer leveret ved hjælp af nanoporøst silicium producerede en månedlang undertrykkelse af tumorvækst uden toksicitet, mens CTLA-4-antistoffer alene havde ringe effekt på tumorvækst. Den første gruppe af dyr levede også langt længere end den anden gruppe.

Dette arbejde med siRNA er beskrevet detaljeret i et papir med titlen, "Vedvarende lille interfererende RNA-levering af mesoporøse siliciumpartikler." Efterforskere fra University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, Rice University, Baylor College of Medicine, University of Texas i Austin, og University of Puerto Rico Comprehensive Cancer Center deltog også i denne undersøgelse. Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.

Dette arbejde med antistoffer er beskrevet i en artikel med titlen, "Lokal frigivelse af højt belastede antistoffer fra funktionaliseret nanoporøs støtte til kræftimmunterapi." Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.