Nanodiamanter tager et stort skridt mod at bekæmpe kræft

Resistens mod kemoterapi medvirker til behandlingssvigt i mere end 90 procent af metastaserende kræftformer. At overvinde denne forhindring ville forbedre kræftoverlevelsesraten markant.

Dean Ho, en lektor i biomedicinsk teknik og maskinteknik ved Northwestern University, mener, at en lillebitte kulstofpartikel kaldet en nanodiamant kan tilbyde en effektiv lægemiddelleveringsløsning til svære at behandle kræftformer.

I undersøgelser af lever- og brystkræftmodeller in vivo, Ho og et tværfagligt team af forskere, ingeniører og klinikere fandt ud af, at en normalt dødelig mængde af et kemoterapilægemiddel, når det var bundet til nanodiamanter, reducerede størrelsen af ​​tumorer hos mus betydeligt. Overlevelsesraterne steg også, og der blev ikke observeret toksiske effekter på væv og organer.

Dette er det første arbejde, der demonstrerer betydningen og translationspotentialet af nanodiamanter i behandlingen af ​​kemoterapi-resistente kræftformer. Resultaterne vil blive offentliggjort den 9. marts i tidsskriftet Videnskab translationel medicin.

"Vores resultater viser nanodiamantens enorme translationelle potentiale til væsentligt at forbedre effektiviteten af ​​lægemiddelresistent kræftbehandling og samtidig forbedre sikkerheden, " sagde Ho, der ledede forskningen og er den korresponderende forfatter til papiret. "Dette er kritiske fordele. Vi valgte at studere disse kemoresistente kræftformer, fordi de fortsat er en af ​​de største barrierer for behandling af kræft og forbedring af patienternes overlevelse."

Ho er fra Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science og er medlem af Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center ved Northwestern University.

Nanodiamanter er kulstofbaserede materialer med en diameter på cirka 2 til 8 nanometer. Hver nanodiamants overflade har funktionelle grupper, der tillader et bredt spektrum af forbindelser at blive knyttet til den, herunder kemoterapimidler.

Forskerne tog disse nanodiamanter og bandt reversibelt det almindelige kemoterapilægemiddel doxorubicin til dem ved hjælp af en skalerbar synteseproces, som øger vedvarende lægemiddelfrigivelse.

Ho og hans kolleger studerede musemodeller med lever- og brystkræft. I disse resistente kræftformer, lægemidler er i stand til at trænge ind i tumorerne, men bliver smidt ud igen på grund af en medfødt respons i leveren og brystet for at udstøde disse lægemidler.

De behandlede en gruppe dyr med doxorubicin-nanodiamant-komplekserne og en anden gruppe med lægemidlet alene. Hos dem, der er behandlet med nanodiamantkomplekserne, kemoterapien forblev i cirkulation længere - op til 10 gange længere - end dem, der blev behandlet med lægemidlet alene. Ud over, selve lægemidlet blev tilbageholdt i begge typer tumorer i en betydelig længere periode. En så høj retentionsrate betyder, at en mindre mængde af det meget giftige lægemiddel skal administreres, dermed reducere bivirkninger.

Forskerne fandt også ud af, at lægemiddel-nanodiamantkomplekserne ikke havde nogen negativ effekt på antallet af hvide blodlegemer. Dette er især vigtigt for kræftbehandling:hvis antallet af hvide blodlegemer falder til under et vist niveau, behandlingen stoppes på grund af risikoen for større komplikationer.

"Nanodiamanter har fremragende biokompatibilitet, og processen med at formulere nanodiamant-lægemiddelkomplekser er meget billig, " sagde Edward K. Chow, en postdoc ved G.W. Hooper Foundation og University of California, San Francisco, og avisens første forfatter. "Nanodiamanter besidder adskillige kendetegn ved et ideelt lægemiddelleveringssystem og er lovende platforme til at fremme kræftbehandling."