Målrettede nanopartikler, der kombinerer billeddannelse med to forskellige terapier, kan angribe kræft, andre forhold

Nanosystemer, der er 'teranostiske' - de kombinerer både terapeutiske og diagnostiske funktioner - giver en spændende ny mulighed for at levere lægemidler til specifikke celler og identificere sygdomssteder. Bin Liu fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, og kolleger ved National University of Singapore, har skabt nanopartikler med to forskellige anticancer-funktioner og en billeddannende funktion, alt stimuleret efter behov af en enkelt lyskilde. Nanopartiklerne inkluderer også den cellemålrettede egenskab, der er afgørende for behandling og billeddannelse på de korrekte steder.

Systemet er bygget op omkring en polyethylen-glycol-baseret polymer, der bærer en lille peptidkomponent, der gør det muligt at binde fortrinsvis til specifikke celletyper. Selve polymeren tjener som en fotosensibilisator, der kan stimuleres af lys til at frigive reaktive oxygenarter (ROS). Det bærer også kemoterapi-lægemidlet doxorubicin i en prodrug-form.

Den naturlige fluorescens af polymeren hjælper med diagnosticering og overvågning af terapi, da den viser, hvor nanopartikler har ophobet sig. ROS genereret af lysstimulering har en direkte 'fotodynamisk' terapeutisk aktivitet, som ødelægger målcellerne. ROS bryder desuden forbindelsen mellem polymeren og doxorubicin. Dermed, kræftceller kan blive udsat for et tostrenget angreb fra ROS-terapien og det kemoterapipræparat, der frigives i dem (se billede).

"Dette er den første nanoplatform, der kan tilbyde on-demand og billeddiagnostisk styret fotodynamisk terapi og kemoterapi med udløst lægemiddelfrigivelse gennem én lyskontakt, " forklarer Liu, understreger systemets betydning.

Forskerne demonstrerede styrken af ​​deres platform ved at anvende den på en blanding af dyrkede kræftceller, hvoraf nogle overudtrykte et overfladeprotein, der kunne binde sig til målpeptidet på nanopartiklerne. Fluorescensbilleddannelse indikerede, at nanopartiklerne blev optaget af målcellerne, og at ROS og doxorubicin blev frigivet i disse celler - alt sammen i væsentligt højere niveauer end i celler, der blev brugt som kontroller. Doxorubicinet, der blev frigivet i cellecytoplasmaet, trængte let ind i kernen - dets aktivitetssted. Afgørende, den kombinerede terapi havde en større cytotoksisk effekt end en hvilken som helst terapi alene.

"Det hvide lys, der bruges i dette arbejde, trænger ikke tilstrækkeligt ind i væv til in vivo-applikationer, " Liu forklarer, "men vi forsøger nu at bruge nær-infrarødt laserlys til at forbedre vævsgennemtrængningen og bevæge os mod on-demand cancerterapi." Hun foreslår også, at med nogle få ændringer, systemet kan være egnet til diagnosticering og behandling af andre patologiske processer, herunder inflammation og HIV-infektion.