Ny genterapistrategi for nanopartikler behandler effektivt dødelig hjernekræft hos rotter

På trods af forbedringer i de sidste par årtier med kirurgi, kemoterapi og strålebehandling, en forudsigeligt helbredende behandling for gliom eksisterer endnu ikke. Ny indsigt i specifikke genmutationer, der opstår i denne ofte dødelige form for hjernekræft, har peget på potentialet ved genterapi, men det er meget svært effektivt at levere giftige eller manglende gener til kræftceller i hjernen. Nu, Johns Hopkins-forskere rapporterer, at de har brugt nanopartikler til med succes at levere en ny terapi til gliomceller i hjernen hos rotter, forlænge deres liv. Et udkast til undersøgelsen udkom i denne uge på tidsskriftets hjemmeside ACS Nano .

Tidligere forskning på mus viste, at nanopartikler, der bærer gener, kan optages af hjernekræftceller, og generne kan så tændes. Imidlertid, det er første gang, at disse biologisk nedbrydelige nanopartikler effektivt har dræbt hjernekræftceller og forlænget overlevelse hos dyr.

For deres studier, Johns Hopkins-teamet designet og testede en række forskellige nanopartikler fremstillet af forskellige polymerer, eller plastik. Da de fandt en god kandidat, der kunne levere gener til rottehjernekræftceller, de fyldte nanopartiklerne med DNA, der koder for et enzym, herpes simplex virus type 1 thymidinkinase (HSVtk), som gør en forbindelse med ringe effekt til en potent terapi, der dræber hjernekræftceller. Når det kombineres med forbindelsen, kaldet ganciclovir, disse ladede nanopartikler var 100 procent effektive til at dræbe gliomceller dyrket i laboratorieskåle.

"Vi evaluerede derefter systemet hos rotter med gliom og fandt ud af, at ved at bruge en metode kaldet intrakraniel konvektionsforøget levering, vores nanopartikler kunne trænge fuldstændigt gennem tumoren efter en enkelt injektion, " siger Jordan Green, Ph.D, lektor i biomedicinsk teknik og oftalmologi ved Johns Hopkins. "Når det kombineres med systemisk administration af ganciclovir, rotter med malignt gliom levede betydeligt længere end rotter, der ikke modtog denne behandling." (Intrakraniel konvektionsforøget levering bruger en trykgradient til at øge diffusionen gennem tumoren.)

Ud over at afsløre, at bionedbrydelige polymere nanopartikler repræsenterer en lovende genleveringsmetode for gliom, resultaterne viser, at nonviral DNA-levering af HSVtk kombineret med administration af ganciclovir har potente antitumoreffekter. "Til dato, denne type system er kun blevet brugt hos mennesker med virale metoder til genlevering, hvoraf sikkerhedsprofilerne stadig er meget til debat, " siger Betty Tyler, lektor i neurokirurgi ved Johns Hopkins. "Yderligere undersøgelser er nødvendige for at se, om disse nanopartikler også effektivt kan levere andre antitumorgener til behandling af hjernetumorer såvel som systemiske kræftformer."

Green bemærkede også, at yderligere undersøgelser af sikkerhed og effekt er nødvendige, før behandlingen kommer til klinikken. "Det er også ukendt, hvad de ideelle genkombinationer er, der skal leveres ved hjælp af dette nanopartikelleveringssystem, " siger han. "Vi vil komme videre ved at evaluere denne teknologi i yderligere hjernekræft dyremodeller."

I sin nuværende form, Green forestiller sig, at nanopartiklerne vil blive administreret lokalt i hjernen under den operation, der almindeligvis bruges til at behandle gliom. I fremtiden, disse nanopartikler kan muligvis administreres systemisk snarere end direkte til hjernen. "Vi er opmuntret af disse lovende resultater og ser frem til at optimere den intrakranielle distribution af denne nye nanopartikel genterapistrategi, " siger Tyler.