Forskere bruger nanopartikler til at skrumpe tumorer i mus

(PhysOrg.com) -- Anvendelsen af ​​nanoteknologi inden for lægemiddellevering har tiltrukket sig stor opmærksomhed i de seneste år. Inden for kræftforskning, nanoteknologi har store løfter for udvikling af målrettede, lokaliseret levering af lægemidler mod kræft, hvor kun kræftceller er ramt.

Sådanne målrettede terapimetoder ville repræsentere et stort fremskridt i forhold til nuværende kemoterapi, hvor lægemidler mod kræft er fordelt i hele kroppen, angriber raske celler sammen med kræftceller og forårsager en række uønskede bivirkninger.

Ved at udføre omfattende undersøgelser af mus med humane tumorer, UCLA-forskere har opnået resultater, der flytter forskningen et skridt tættere på dette mål. I et papir offentliggjort 8. juli i tidsskriftet Lille , forskere ved UCLA's California NanoSystems Institute og Jonsson Comprehensive Cancer Center viser, at mesoporøse silica nanopartikler (MSN'er), små partikler med tusindvis af porer, kan opbevare og levere kemoterapeutiske lægemidler in vivo og effektivt undertrykke tumorer i mus.

Forskerne viste også, at MSN'er næsten udelukkende akkumuleres i tumorer efter administration, og at nanopartiklerne udskilles fra kroppen, efter at de har afgivet deres kemoterapeutiske lægemidler.

Undersøgelsen blev udført i fællesskab i Fuyu Tamanois laboratorier, en UCLA professor i mikrobiologi, immunologi og molekylær genetik og leder af programmet for signaltransduktion og terapeutik ved UCLAs Jonsson Comprehensive Cancer Center, og Jeffrey Zink, en UCLA professor i kemi og biokemi.

I undersøgelsen, forskere fandt ud af, at MSN'er cirkulerer i blodbanen i længere perioder og akkumuleres overvejende i tumorer. Tumorakkumuleringen kan forbedres yderligere ved at knytte en målretningsdel til MSN'er, sagde forskerne.

Behandlingen af ​​mus med camptothecin-ladede MSN'er førte til krympning og regression af xenograft-tumorer. Ved afslutningen af ​​behandlingen, musene var stort set tumorfri, og akut og langvarig toksicitet af MSN'er for musene var ubetydelig. Mus med brystkræft blev brugt i denne undersøgelse, men forskerne har for nylig opnået lignende resultater ved brug af mus med kræft i bugspytkirtlen hos mennesker.

"Vores nuværende undersøgelse viser, for første gang, at MSN'er er effektive til levering af lægemidler mod kræft, og at kapaciteten til tumorundertrykkelse er betydelig, " sagde Tamanoi.

"To egenskaber ved disse nanopartikler er vigtige, " sagde Lu. "Først, deres evne til at akkumulere i tumorer er fremragende. De ser ud til at undvige overvågningsmekanismen, der normalt fjerner materialer, der er fremmede for kroppen. Sekund, de fleste af de nanopartikler, der blev sprøjtet ind i musene, blev udskilt gennem urin og afføring inden for fire dage. Sidstnævnte resultater er ret interessante og kan forklare den lave toksicitet, der er observeret i de biokompatibilitetsforsøg, vi udførte."

Forskere ved Nano Machine Center for Targeted Delivery and On-Demand Release modificerer MSN'er - som let kan modificeres - så nanopartiklerne kan udstyres med nanomaskiner. For eksempel, nanoventiler bliver fastgjort ved åbningen af ​​porerne for at kontrollere frigivelsen af ​​kræftlægemidler. Ud over, det indre af porerne modificeres, så den lysinducerede frigivelse af kræftlægemidler kan opnås.

"Vi kan modificere både selve partiklerne og også vedhæftningen på partiklerne på en lang række forskellige måder, hvilket gør dette materiale særligt attraktivt til konstruktion af narkotikaudleveringskøretøjer, " sagde Zink.

Holdet planlægger nu fremtidig forskning, der involverer test af MSN'er i en række dyremodelsystemer og udførelse af omfattende undersøgelser af MSN'ers sikkerhed.

"Omfattende undersøgelse med praktiske doser, der er tilstrækkelige og egnede til in vivo levering af kræftlægemidler er nødvendig, før MSN'er kan nå klinikker som et lægemiddelleveringssystem, " sagde Tamanoi.

Forskningen modtog støtte fra National Institutes of Health og National Science Foundation. Ud over, NanoPacific Holdings Inc. ydede kritisk støtte til dyreforsøgene.