Forskere udvikler nanopartikler for at forhindre knoglekræft, styrke knoglerne

Et forskningssamarbejde mellem Brigham and Women's Hospital (BWH) og Dana-Farber Cancer Institute (DFCI) har brugt nanomedicinske teknologier til at udvikle et lægemiddelleveringssystem, der præcist kan målrette og angribe kræftceller i knoglen, samt øge knoglestyrke og volumen for at forhindre knoglekræftprogression.

Undersøgelsen offentliggøres i ugen den 30. juni, 2014 i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Knogle er et gunstigt mikromiljø for væksten af ​​kræftceller, der migrerer fra tumorer i fjerne organer i kroppen, såsom bryst, prostata og blod, under sygdomsprogression, " sagde Archana Swami, PhD, BWH Laboratorium for Nanomedicin og Biomaterialer, medansvarlig studieforfatter. "Vi konstruerede og testede et knoglemålrettet nanopartikelsystem til selektivt at målrette knoglemikromiljøet og frigive et terapeutisk lægemiddel på en spatiotemporalt kontrolleret måde, fører til ombygning af knoglemikromiljøet og forebyggelse af sygdomsprogression."

"Der er begrænsede behandlingsmuligheder for knoglekræft, " tilføjede Michaela Reagan, PhD, DFCI Center for Hæmatologisk Onkologi, medansvarlig studieforfatter. "Vores konstruerede målrettede terapier manipulerer tumorcellerne i knoglen og det omgivende mikromiljø for effektivt at forhindre kræft i at sprede sig i knogler med minimal effekt uden for målet."

Forskerne udviklede stealth-nanopartikler lavet af en kombination af klinisk validerede bionedbrydelige polymerer og alendronat, et klinisk valideret terapeutisk middel, som tilhører bisfosfonatklassen af ​​lægemidler. Bisfosfonater binder til calcium. Det største lager af calcium i menneskekroppen er i knogler, så bisfosfonater ophobes i høj koncentration i knogler.

Ved at dekorere overfladen af ​​nanopartiklerne med alendronat, nanopartiklerne kunne hjem til knoglevæv for at levere lægemidler, der er indkapslet i nanopartiklerne og dræber tumorceller, samt stimulere sund knoglevævsvækst. Desuden, bisfosfonater er almindeligt anvendt i behandlingsforløbet af cancere med knoglemetastaser, og dermed spiller alendronat en dobbelt rolle i forbindelse med disse målrettede nanopartikler.

Forskerne testede deres nanopartikler med lægemidler i mus med myelomatose, en type knoglekræft. Musene blev først forbehandlet med nanopartikler fyldt med anti-cancer lægemidlet, bortezomib, før de bliver injiceret med myelomceller. Behandlingen resulterede i langsommere myelomvækst og forlænget overlevelse. I øvrigt, forskerne observerede også, at bortezomib, som et forbehandlingsregime, ændret sammensætningen af ​​knogler, øge dens styrke og volumen.

"Disse resultater tyder på, at knoglemålrettede nanopartikel-anti-cancer-terapier tilbyder en ny måde at levere en koncentreret mængde lægemiddel på en kontrolleret og målspecifik måde for at forhindre tumorprogression i myelomatose, " sagde Omid Farokhzad, MD, direktør for BWH Laboratory of Nanomedicine and Biomaterials, co-senior studieforfatter. "Denne tilgang kan vise sig nyttig til behandling af forekomst af knoglemetastaser, almindelig hos 60 til 80 procent af kræftpatienter og til behandling af tidlige stadier af myelomatose."

Tilføjet Irene Ghobrial, MD, DFCI Center for Hæmatologisk Onkologi, co-senior studieforfatter:"Denne undersøgelse giver proof-of-concept, at målretning mod knoglemarvsnichen kan forhindre eller forsinke knoglemetastaser. Dette arbejde vil bane vejen for udviklingen af ​​innovative kliniske forsøg med patienter med myelom for at forhindre progression fra tidlige prækursorstadier eller hos patienter med bryst, prostata- eller lungekræft, som er i høj risiko for at udvikle knoglemetastaser."