Nye nanopartikler af arsen blokerer aggressiv brystkræft

Du kan lære et gammelt lægemiddel nye kemoterapi-tricks. Northwestern University-forskere tog en lægemiddelbehandling, der er bevist for blodkræft, men ineffektiv mod solide tumorer, pakket det med nanoteknologi og fik det til at bekæmpe en aggressiv type brystkræft, der er udbredt hos unge kvinder, især unge afroamerikanske kvinder.

Det stof er arsentrioxid, lang del af arsenalet af gammel kinesisk medicin og for nylig adopteret af vestlige onkologer for en type leukæmi. Kræften er tredobbelt negativ brystkræft, som ofte ikke reagerer godt på traditionel kemoterapi og ikke kan behandles med potentielt livreddende målrettede behandlinger. Kvinder med tredobbelt negativ brystkræft har en høj risiko for kræftens metastasering og dårlige overlevelsesrater.

Forud for den nye forskning, arsen havde ikke været effektiv i solide tumorer. Efter at lægemidlet blev sprøjtet ind i blodbanen, det blev udskilt for hurtigt til at virke. Koncentrationen af ​​arsen kunne ikke øges, fordi den da var for giftig.

En ny arsen-nanopartikel - designet til at glide uopdaget gennem blodbanen, indtil den ankommer til tumoren og afleverer sin giftige last - løste alt det. Nanopartikler, kaldet nanobin, blev injiceret i mus med tredobbelt negative brysttumorer. Nanobiner fyldt med arsen reducerede tumorvækst hos mus, mens det ikke-indkapslede arsen ikke havde nogen effekt på tumorvækst. Arsen-nanobinerne blokerede tumorvækst ved at få kræftcellerne til at dø ved en proces kendt som apoptose.

Nanobinet består af nanopartikulært arsentrioxid indkapslet i en lille fedtbeholder (et liposom) og belagt med et andet lag af et tilslørende kemikalie, der forlænger nanobinets levetid og forhindrer scavengerceller i at se det. Nanobinteknologien begrænser eksponeringen af ​​normalt væv for det giftige stof, når det passerer gennem blodbanen. Når nanobinet bliver absorberet af det unormale, utætte blodkar i tumoren, nanopartiklerne af arsen frigives og fanges inde i tumorcellerne.

"Anti-tumor-effekterne af arsen-nanobiner mod klinisk aggressive trippel-negative brysttumorer hos mus er ekstremt opmuntrende, " sagde Vince Cryns, lektor i medicin og endokrinolog ved Northwestern Medicine og medlem af Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center ved Northwestern University. "Der er et presserende behov for at udvikle nye terapier til dårlig prognose, tredobbelt negativ brystkræft."

Cryns og Tom O'Halloran, direktør for Chemistry of Life Processes Institute i Northwestern, er seniorforfattere til et papir om forskningen, som udkommer 15. juli i Klinisk kræftforskning og vist på journalforsiden. Richard Ahn, en studerende i lægevidenskabsuddannelsen på Northwestern, er hovedforfatter.

"Alle sagde, at man ikke kan bruge arsen til solide tumorer, " sagde O'Halloran, også associeret direktør for grundvidenskab ved Lurie Cancer Center. "Det er fordi de ikke leverede det på den rigtige måde. Denne nye teknologi leverede lægemidlet direkte til tumoren, opretholdt sin stabilitet og beskyttede normale celler mod toksiciteten. Det er enormt."

Nanopartikelteknologien har et stort potentiale for andre eksisterende kræftlægemidler, der er blevet henlagt, fordi de er for giftige eller udskilles for hurtigt, Cryns bemærkede. "Vi kan potentielt gøre disse lægemidler mere effektive mod solide tumorer ved at øge deres levering til tumoren og ved at beskytte normale celler mod deres toksicitet, " sagde han. "Denne nanoteknologiske platform har potentialet til at udvide vores arsenal af kemoterapimedicin til behandling af kræft."

"Samarbejdet med begge professorer O'Halloran og Cryns har gjort det muligt for os at udvikle nanobinerne og forhåbentlig skabe en ny platform for effektiv behandling af tredobbelt negativ brystkræft, "Ahn sagde. "At have både en grundlæggende videnskab mentor og brystkræft mentor er ideel uddannelse for mig som en fremtidig læge-videnskabsmand."

Ser frem til, udfordringen nu er at forfine og forbedre teknologien. "Hvordan gør vi det mere giftigt for kræftceller og mindre giftigt for raske celler?" spurgte Cryns, også direktør for SUCCEED, et Northwestern Medicine-program for at forbedre livskvaliteten for brystkræftoverlevere.

Nordvestlige forskere arbejder på at dekorere nanobinerne med antistoffer, der genkender markører på tumorceller for at øge lægemidlets optagelse af tumoren. De ønsker også at putte to eller flere lægemidler i det samme nanobin og levere dem sammen til tumoren.

"Når du har finjusteret dette, du kunne bruge, hvad der ellers ville være en dødelig eller meget giftig dosis af stoffet, fordi en god del af det vil blive frigivet direkte i tumoren, " sagde O'Halloran.