Ny metode sniger medicin ind i kræftceller, før den udløser frigivelse

(Phys.org) – Biomedicinske ingeniørforskere har udviklet en metode til afgivelse af lægemidler mod kræft, der i det væsentlige smugler stoffet ind i en kræftcelle, før det udløser dets frigivelse. Metoden kan sammenlignes med at holde en kræftdræbende bombe og dens detonator adskilt, indtil de er inde i en kræftcelle, hvor de så kombineres for at ødelægge cellen.

"Dette er en effektiv, hurtigvirkende måde at levere lægemidler til kræftceller og udløse celledød, " siger Dr. Ran Mo, hovedforfatter på et papir om arbejdet og en postdoc-forsker i det fælles biomedicinske ingeniørprogram ved North Carolina State University og University of North Carolina ved Chapel Hill. "Vi brugte også lipid-baserede nanokapsler, der allerede er i brug til kliniske applikationer, gør det tættere på brug i den virkelige verden."

Teknikken bruger nanoskala lipid-baserede kapsler, eller liposomer, at levere både lægemidlet og frigivelsesmekanismen til kræftceller. Et sæt liposomer indeholder adenosin-5'-triphosphat (ATP), det såkaldte "energimolekyle". Et andet sæt liposomer indeholder et lægemiddel mod kræft kaldet doxorubicin (Dox), der er indlejret i et kompleks af DNA-molekyler. Når DNA-molekylerne kommer i kontakt med høje niveauer af ATP, de folder sig ud og slipper Dox'en. Overfladen af ​​liposomerne er integreret med positivt ladede lipider eller peptider, der fungerer som proptrækkere til at indføre liposomerne i kræftceller.

Da liposomerne absorberes i en kræftcelle, de er forseglet fra resten af ​​cellen i et endosom - et rum, der afskærmer alt fremmed materiale, der kommer ind i en celle.

Miljøet inde i et endosom er surt, som får Dox-liposomer og ATP-liposomer til at smelte sammen, såvel som til selve endosomets væg.

I mellemtiden to andre ting sker samtidigt. Først, ATP liposomerne spilder deres ATP ind i Dox liposomerne, frigiver Dox fra sit DNA-bur. Sekund, væggene i Dox liposomerne skaber en åbning i endosomet, spilder deres Dox-rige indhold ind i den omgivende celle - hvilket fører til celledød.

I en musemodel, forskerne fandt ud af, at den nye teknik reducerede størrelsen af ​​brystkræfttumorer betydeligt sammenlignet med behandling, der brugte Dox uden liposomerne i nanoskala.

"Dette arbejde ligner noget tidligere forskning, vi har lavet med polymerbaserede nanogeler - men der er en vigtig forskel, " siger Dr. Zhen Gu, seniorforfatter af papiret og en adjunkt i det fælles biomedicinske ingeniørprogram. "Forskellen er, at denne liposom-baserede teknik giver os mulighed for at introducere yderligere ATP i kræftcellen, frigivelse af stoffet hurtigere.

"At være i stand til at justere ATP-niveauer er vigtigt, fordi nogle kræftceller har ATP-mangel, Gu tilføjer. "Men denne teknik ville fungere selv i disse miljøer."