Vault-nanopartikler viser løfte om kræftbehandling og mulig HIV-kur

(Phys.org) – Et tværfagligt team af videnskabsmænd fra UCLA og Stanford University har brugt en naturligt forekommende nanopartikel kaldet en hvælving til at skabe et nyt lægemiddelleveringssystem, der kan føre til fremskridt i behandlingen af ​​cancer og HIV.

Forskerholdet blev ledet af Dr. Leonard Rome, associeret direktør for UCLAs California NanoSystems Institute, og Dr. Jerome Zack, meddirektør for UCLA AIDS Institute, som begge også er medlemmer af UCLA's Jonsson Comprehensive Cancer Center. Co-første forfattere på undersøgelsen var Daniel Buehler, en UCLA-postdoktor og Matthew Marsden, adjungeret adjunkt i afdelingen for medicin og medlem af AIDS-instituttet.

Deres resultater kan føre til kræftbehandlinger, der er mere effektive med mindre doser, og til behandlinger, der potentielt kan udrydde HIV-virussen.

Avisen er forsidehistorien til den trykte udgave af tidsskriftet ACSNano den 26. august, og den blev for nylig offentliggjort online.

Rom og hans daværende postdoc-studerende Nancy Kedersha opdagede hvælvinger i 1980'erne. De naturligt forekommende nanopartikler tæller i tusindvis inde i hver af vores celler. En nanopartikel er et lille stof, i dette tilfælde konstrueret af proteiner, der måles i nanometer (1 nanometer er lig med 1 milliardtedel af en meter).

I årenes løb, Rom og hans samarbejdspartnere opdagede, hvordan man laver hvælvinger i laboratoriet ved hjælp af de proteiner, de består af. Naturligt forekommende hvælvinger indeholdt andre elementer, men Roms hold byggede tomme, hvilket til sidst gjorde dem i stand til at forfølge ideen om at indsætte lægemiddelmolekyler indeni, så de kunne injiceres i en patient og ledes til specifikke celler, hvor de ville frigive stofferne.

Roms næste mål var at forbedre eksisterende kemoterapimedicin, som dræber kræftceller, men også forårsage bivirkninger, fordi de også er giftige for sundt væv. Rom og hans team teoretiserede, at brug af hvælvinger til at levere lægemidler direkte til kræftcellerne ville eliminere lægemidlernes kontakt med raske celler og i høj grad skulle reducere behandlingens bivirkninger. Dette koncept er endnu ikke bevist hos mennesker, men forskerne er nu tættere på kliniske forsøg med vault-leveringsteknologi.

Et andet mål var HIV/AIDS, som i de senere år er gået fra at være en dødsdom til en kronisk sygdom, efterhånden som antiretrovirale lægemiddelcocktails er blevet bedre. Imidlertid, for mennesker med hiv/aids, sundhedspleje kræver stadig, at de tager stofferne for livet, på grund af et fænomen kaldet provirus latens i cellulære reservoirer.

Det betyder, at på trods af den virale belastning, eller blodniveau, af hiv bliver reduceret til uopdagelige niveauer af stofferne, latent (inaktiv) virus akkumuleres stadig inde i celler i lommer kaldet cellulære reservoirer. Fordi HIV-medicin kun kan påvirke aktive vira, disse reservoirer af latent virus overlever lægemiddelbehandling. Når antiretrovirale lægemidler seponeres, den latente virus aktiveres, at øge virusmængden og i det væsentlige genoplive HIV-infektionen.

Udfordringen for Zack og Marsden var, hvordan man adresserer de latente HIV-cellereservoirer, som forhindrer hiv i at blive udryddet hos behandlede patienter. Forskerne fandt ud af, at en måde at eliminere reservoirerne på var at aktivere den latente HIV, gør det modtageligt for antivirale lægemidler. De kendte et lægemiddel kaldet bryostatin 1 aktiveret latent HIV i laboratoriet, men tanken om at give det til patienter var problematisk på grund af dets giftige bivirkninger.

Zack og Marsden havde brug for en måde at levere stoffet på og samtidig minimere bivirkninger, hvilket gør den til en perfekt kandidat til bokslevering.

Rom og Buehler biokonstruerede en hvælving med en speciel lipofil kerne, som binder lipider og derved skaber et miljø, der tillader forbindelser som bryostatin 1 at blive læsset ind i hvælvingerne. med Zack, Marsden og Paul Wender fra Stanford University, de demonstrerede, at hvælvingen kunne holde bryostatin 1 og frigive det, når det leveres til celler indeholdende de latente HIV-reservoirer. Holdet forfølger yderligere undersøgelser for at bringe vault-loadede aktivatorer af latent virus tættere på klinisk testning.

"Fordi latent virus ikke kan behandles, latente reservoirer er den største hindring for at helbrede HIV lige nu, " sagde Zack, som også er professor i medicin og mikrobiologi, immunologi og molekylær genetik. "Hvis vi kan aktivere den latente virus, i det væsentlige tænder det, vi kan behandle det og udrydde det, dermed helbrede patienten for HIV-infektion."

"Disse eksperimenter demonstrerer den nye evne af disse hvælvinger til at indkapsle terapeutiske forbindelser op til mere end 2, 000 molekyler pr. enkelt hvælving, " sagde Rom, også en UCLA professor i biokemi. "Og disse særlige hvælvinger kan fuldstændig internalisere deres last, tilføjer et ekstra lag af beskyttelse til sunde celler."