I silico, in vivo, in vitro tilgang åbner døre for nanopartikel-baseret lægemiddel opdagelse

(Phys.org) – Det medicinske samfund er bevæbnet med ny indsigt og nye muligheder for lægemiddeldesign og opdagelse til behandling af dødelige sygdomme som bugspytkirtelkræft. Brug af in silico beregningsværktøjer til at komplementere resultaterne af in vivo og in vitro eksperimenter, forskere afslørede en forståelse på atomniveau af den mekanisme, hvorved nanopartikler hæmmer væksten og metastasen af ​​bugspytkirteltumorer.

Nanopartikeltypen i centrum af denne undersøgelse er gadolinium metallofullerenol, eller Gd@C ₈₂ (ÅH) ₂₂ , som oprindeligt blev udviklet til medicinsk billeddannelsesapplikationer såsom MR. Også centralt for undersøgelsen er to populære anticancerterapimål, MMP-2 og MMP-9. Disse MMP'er, eller matrix metalloproteinaser, er nøglen til kræftcellernes overlevelse, fordi de hjælper med at tilføre blodkar, og derfor ilt og næringsstoffer, til tumorsteder.

Eksperimenter viste, at nanopartikelterapi blokerede bugspytkirteltumorvækst hos mus og, på celleniveau, undertrykte ekspressionen og reducerede aktiviteterne af MMP-2 og MMP-9. Beregningssimuleringer afslørede, at nanopartiklernes virkning på MMP-9 er indirekte, således at de binder til proteinet langt fra dets aktive sted. Dette er i klar kontrast til traditionelle molekylære lægemidler, der typisk retter sig mod det aktive metalbindingssted for MMP, blokerer det direkte eller beskadiger proteinets struktur.

Nanopartiklerne var så effektive, at holdets data tyder på, at de kan være en bedre mulighed for behandling af bugspytkirtelkræft end traditionel medicin. I øvrigt, holdets integrerede brug af beregningsteori til at supplere eksperimentelle data giver en ny forståelse, med hidtil usete mekanistiske detaljer, af samspillet mellem nanopartikler og biologiske molekyler, bringer os ind på ukendt og lovende nyt territorium for design og opdagelse af lægemidler.

Se filmen om nanopartikler, der interagerer med MMP-9: