Nanosfærer beskytter kemomedicin, frigive høje doser sikkert som reaktion på tumorsekretioner

Forskere har designet nanopartikler, der frigiver lægemidler i nærværelse af en klasse af proteiner, der gør det muligt for kræftformer at metastasere. Det er, de har konstrueret et lægemiddelleveringssystem, så netop de enzymer, der gør kræftsygdomme farlige, i stedet kunne lede deres ødelæggelse.

"Vi kan starte med et lille molekyle og bygge det ind i en nanoskalabærer, der kan opsøge en tumor og levere en nyttelast af lægemiddel, " sagde Cassandra Callmann, en kandidatstuderende i kemi og biokemi ved University of California, San Diego, og førsteforfatter af rapporten offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer 14. juli.

Systemet udnytter en klasse enzymer kaldet matrix metalloproteinaser, som mange kræftformer laver i overflod. MMP'er tygger gennem membraner, lader kræftceller undslippe for at kolonisere andre områder af kroppen, ofte med dødelige konsekvenser.

Callmann skabte små kugler pakket med kræftbekæmpende lægemiddel paclitaxel (også kendt under handelsnavnene Taxol og Onxal) og belagt med en peptidskal. MMP'er river den skal op, frigivelse af stoffet. Skalfragmenterne danner et flosset net, der holder lægemiddelmolekylerne nær tumoren.

Arbejdet, ledet af Nathan Gianneschi, professor i kemi og biokemi ved UC San Diego, bygger på sin gruppes tidligere succes ved at bruge en lignende strategi til at markere tumorer til både diagnose og præcis kirurgisk fjernelse.

For at pakke lægemidlet ind i kuglerne, Callmann måtte tilføje kemiske håndtag. Det viser sig, en gruppe atomer, der er afgørende for lægemiddelmolekylets effektivitet, og også toksicitet, lavet til et godt fastgørelsespunkt. Det betyder, at lægemidlet blev inaktiveret, da det strømmede gennem kredsløbssystemet, indtil det nåede tumoren.

Beskyttelsen gjorde det muligt for forskerne sikkert at give en dosis 16 gange højere, end de kunne med den formulering, der nu bruges i kræftklinikker, i en test i mus med podet i fibrosarkom-tumorer.

I yderligere indledende tests, Callmann og kolleger var i stand til at standse væksten af ​​tumorerne i mindst to uger, ved at bruge en enkelt lavere dosis af lægemidlet. Hos mus behandlet med nanopartikler belagt med peptider, der er uigennemtrængelige for MMP'er eller givet saltvand, tumorerne voksede til dødelige størrelser inden for den tid.

Gianneschi siger, at de vil udvide deres tilgang til at skabe leveringssystemer til andre diagnostiske og terapeutiske molekyler. "Denne form for platform er ikke specifik for paclitaxel. Vi tester dette i andre modeller - med andre lægemiddelklasser og hos mus med en kræft, der efterligner metastatisk brystkræft, for eksempel."

De vil også fortsætte med at ændre skallen, at give endnu større beskyttelse og undgå optagelse af organer såsom lever, milt og nyrer, han sagde. "Vi ønsker at åbne dette terapeutiske vindue."