Nykonstruerede nanopartikler lover at forbedre behandlingen af ​​blodkræft

Forskere fra University of Notre Dame har konstrueret nanopartikler, der viser stort lovende til behandling af myelomatose (MM), en uhelbredelig cancer i plasmacellerne i knoglemarven.

En af de vanskeligheder, læger står over for ved behandling af MM, kommer fra det faktum, at kræftceller af denne type begynder at udvikle resistens over for den førende kemoterapeutiske behandling, doxorubicin, når de klæber til væv i knoglemarven.

"De nanopartikler, vi har designet, opnår mange ting på én gang, " siger Başar Bilgiçer, assisterende professor i kemisk og biomolekylær teknik og kemi og biokemi, og en efterforsker i Notre Dame's Advanced Diagnostics and Therapeutics (AD&T) initiativ.

"Først, de reducerer udviklingen af ​​resistens over for doxorubicin. Sekund, de får faktisk kræftcellerne til aktivt at forbruge de lægemiddelfyldte nanopartikler. Tredje, de reducerer den toksiske virkning, stoffet har på sunde organer."

En sekvens af billeder, der viser myelomatoseceller, der internaliserer de konstruerede nanopartikler

Nanopartiklerne er belagt med et specielt peptid, der målretter mod en specifik receptor på ydersiden af ​​myelomatoseceller. Disse receptorer får cellerne til at klæbe til knoglemarvsvæv og aktiverer lægemiddelresistensmekanismerne. Men gennem brugen af ​​det nyudviklede peptid, nanopartiklerne kan i stedet binde sig til receptorerne og forhindre kræftcellerne i at hæfte sig til knoglemarven i første omgang.

Partiklerne bærer også det kemoterapeutiske lægemiddel med sig. Når en partikel binder sig til en MM-celle, cellen optager hurtigt nanopartiklerne, og først derefter frigives stoffet, får kræftcellens DNA til at gå i stykker og cellen til at dø.

"Vores forskning på mus viser, at nanopartikelformuleringen reducerer den toksiske effekt doxorubicin har på andre væv, såsom nyrer og lever, " tilføjer Tanyel Kiziltepe, en forskningsadjunkt ved Institut for Kemi- og Biomolekylær Teknik og AD&T.

"Vi mener, at yderligere forskning vil vise, at hjertet også er mindre påvirket. Dette kan i høj grad reducere de skadelige bivirkninger af denne kemoterapi."

Gruppen skulle tackle tre vigtige problemer forbundet med alle nanopartikel-baserede terapier, forklarer Jonathan Ashley, en af ​​projektets førende forskere.

"Der var noget kompleks bioteknologi involveret i udviklingen af ​​partiklerne. Vi var i stand til præcist at kontrollere antallet af lægemidler og målrettede elementer på hver nanopartikel, opnå homogen nanopartikelstørrelsesfordeling og eliminere batch-til-batch-variabiliteten i partikelproduktion."

Før man går videre til kliniske forsøg med mennesker, holdet planlægger yderligere forskning og test for at forbedre designet af nanopartiklerne og for at finde den optimale mængde og kombination af kemoterapimedicin til denne nye behandling.

Forskningen er beskrevet mere detaljeret i en nyere udgave af Nature's Blodkræft Journal . Det blev støttet af finansiering fra Indiana Clinical and Translational Sciences Institute.