Nanopartikler kan forbedre kræftbehandlingen

En blanding af nuværende lægemidler og kulstofnanopartikler viser potentiale til at forbedre behandlingen af ​​hoved- og halskræft, især i kombination med strålebehandling, ifølge ny forskning fra Rice University og University of Texas MD Anderson Cancer Center.

Arbejdet baner vejen for yderligere forskning i terapi tilpasset individuelle patienters behov. Terapien bruger carbon nanopartikler til at indkapsle kemoterapeutiske lægemidler og opsuge dem, indtil de er leveret til de kræftceller, de er beregnet til at dræbe.

Et papir om forskningen blev offentliggjort i denne måned i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

Den nye strategi af Rice -kemiker James Tour og Jeffrey Myers, en professor i hoved- og nakkekirurgi ved MD Anderson, kombinerer paclitaxel (PTX) og Cetuximab (Cet) med hydrofile kulstofklynger funktionaliserede med polyethylenglycol, kendt som PEG-HCC.

Cetuximab, målretningsagenten, er et humaniseret monoklonalt antistof, der udelukkende binder sig til den epidermale vækstfaktorreceptor (EGFR), en celleoverfladereceptor, der er overudtrykt af 90 procent af pladecellecancer i hoved og hals. Paclitaxel, et aktivt middel i kemoterapi, bruges til at behandle lunger, æggestokkene, bryst- og hoved-halskræft. I kombination, de har evnen til at målrette og angribe kræftceller.

Fordi paclitaxel er hydrofob - det blandes ikke med vand - kombineres stofferne generelt med Cremophor EL, en ricinusolie-baseret bærer, der tillader den forbindelse, der markedsføres som Taxol, at blive leveret intravenøst ​​til patienter.

Tur, Myers og deres medarbejdere har fundet en enkel måde at blande PTX og Cetuximab med carbonklynger, der adsorberer de aktive ingredienser. Den nye forbindelse er vandopløselig og er mere effektiv til at målrette mod tumorer end Taxol, mens den undgår de toksiske virkninger af paclitaxel og Cremophor på tilstødende raske celler, skrev de.

"Det er meget almindeligt at administrere kortikale steroider for at begrænse den allergiske reaktion på Cremophor EL, " sagde Tour, Rice's T.T. og W.F. Chao Chair i kemi samt professor i maskinteknik og materialevidenskab og i datalogi.

Tour sagde, at Cet/PTX/PEG-HCC-elementerne nemt kan kombineres. "Vi viser i avisen, at når vi tager paclitaxel op i vores hydrofile kulstofklynger, vi kan levere disse lige så godt som kommercielle Taxol.

"Men du kan aldrig bryde ind på et marked med noget, der er lige så godt som det, der allerede er derude. Du skal være væsentligt bedre. Det smukke ved det, vi laver, er, at vi potentielt kan bruge en meget mindre mængde af stoffet til kemoterapi. Bare det at eliminere Cremophor er en reel fordel, " han sagde.

Tour bemærkede et nyligt godkendt kemoterapilægemiddel, der kombinerer paclitaxel med albuminnanopartikler, Abraxane, viser også løfte. "Det fungerer godt, men det har stadig kun omkring 10 procent af markedet efter seks eller syv års brug, " han sagde.

Myers, Hubert L. og Olive Stringer Distinguished Professor in Cancer Research ved MD Anderson, nævnte kombination af Cet/PTX/PEG-HCC og strålebehandling i test på mus viste et signifikant løft i at dræbe tumorer. "Vores hypotese er, at PTX, kemoterapimedicinet, sensibiliserer kræftcellerne over for virkningerne af stråling, og Cetuximab/PEG-HCC øger leveringen af ​​PTX til kræftcellerne, " han sagde.

I modsætning til Cremophor, Tour sagde, de forbedrede kulstofklynger er ikke-toksiske. Biodistributions- og toksicitetsundersøgelser viste, at "det store flertal" af PEG-HCC'er udskilles gennem nyrerne, mens spormængder i lever og milte fra testede mus ikke viste nogen skade på organerne.

Strategien udsprang af samtaler mellem Tour og Rice -kemiker og nobelpristager Richard Smalley, som døde af leukæmi i 2005. "Jeg sad med Rick hos MD Anderson, mens han blev behandlet, og vi kom til at tale om at bruge kulstofpartikler til levering som kulstofbaserede bærere.

"Men vi havde ikke noget specifikt, " sagde Tour. "Jeg begyndte at arbejde på det her uden finansiering, og kort efter Ricks død i oktober 2005, Jeg mødtes med Jeff Myers. "

"Jeg ønskede at etablere et tværfagligt program for at studere nanopartikelbaserede terapier til kræft generelt, og mere specifikt, hoved-halskræft, " sagde Myers. "På det tidspunkt, Dr. Garth Powis (professor og formand for Institut for Eksperimentel Terapeutik ved MD Anderson) anviste mig til Dr. Mauro Ferrari (nu præsident for Methodist Hospital Research Institute og adjungeret professor i bioingeniør ved Rice). som i sidste ende satte mig i kontakt med Dr. Tour.

"Hans entusiasme for videnskab og vilje til yderligere at undersøge potentialet for carbon nanopartikler til behandling af kræftpatienter var tydeligt med det samme, og vi lancerede et samarbejde, der har været ret produktivt, " han sagde.

Myers er tilfreds med, hvad teamet har opnået indtil videre. "Dette samarbejde har 'bevist princippet' om, at kulstofnanopartikler kan bruges til ikke-kovalent at forbinde et kemoterapeutisk lægemiddel med et målrettet antistof, der kan levere lægemidlet specifikt til en kræftcelle, " sagde han. "Dette princip kunne bruges til at levere andre lægemidler til andre typer celler gennem specifik målretning af celleoverfladereceptorer som en metode til at øge det terapeutiske forhold.

"Selvom jeg ikke er ekspert på disse andre områder, dette kan potentielt have anvendelse i infektionssygdomme, neurologiske lidelser og hjerte -kar -sygdomme, " han sagde.

Tour ser potentiale for klinisk anvendelse af PEG-HCC'er til hjernekræft og traumatiske hjerneskader samt kemoterapi, men anerkendte, at indførelsen af ​​sådanne lægemidler til menneskelig brug er langt væk. "For at få et lægemiddel igennem alle de forskellige faser, inklusive forsøg, tager typisk 12 til 14 år og omkring 1,25 milliarder dollars, "sagde han." Det kan nogle gange fremskyndes gennem eksperimentelle forsøg med patienter, der ikke har andre muligheder, men det er stadig et langt og dyrt træk. "

Stadig, han sagde, at det nye arbejde er et stærkt skridt i den rigtige retning. "Dette papir er højdepunktet i seks års forskning, " sagde han. "Det hele kom sammen. Dette er crescendo, lige her."