Nanopartikler leverer anticancer-klyngebomber

Forskere har udtænkt et "klyngebombe" -system i tre faser til levering af kemoterapilægemidlet cisplatin, via bittesmå nanopartikler designet til at bryde op, når de når en tumor.

Detaljer om partiklernes design og deres styrke mod kræft hos mus blev offentliggjort 28. marts i PNAS . De er ikke blevet testet på mennesker, selvom lignende måder at emballere cisplatin på har været i kliniske forsøg.

Det, der gør disse partikler særprægede, er, at de starter relativt store - 100 nanometer brede - for at muliggøre jævn transport ind i tumoren gennem utætte blodkar. Derefter, under sure forhold fundet tæt på tumorer, partiklerne udleder "bomblets" kun 5 nanometer store.

Inde i tumorceller, et andet kemisk trin aktiverer det platinbaserede cisplatin, som dræber ved at tværbinde og beskadige DNA. Læger har brugt cisplatin til at bekæmpe flere former for kræft i årtier, men giftige bivirkninger - til nyrerne, nerver og indre øre - kan begrænse dets effektivitet.

Det PNAS Paper er resultatet af et samarbejde mellem og et team ledet af professor Jun Wang, PhD ved University of Science and Technology i Kina, og forskere ledet af professor Shuming Nie, PhD i Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering ved Georgia Tech and Emory. Nie er medlem af forskningsprogrammet Discovery and Developmental Therapeutics ved Winship Cancer Institute ved Emory University. Hovedforfatterne er kandidatstuderende Hong-Jun Li og postdoc-stipendiater Jinzhi Du, PhD og Xiao-Jiao Du, PhD.

"De negative bivirkninger af cisplatin er en langvarig begrænsning for konventionel kemoterapi, " siger Jinzhi Du. "I vores undersøgelse, leveringssystemet var i stand til at forbedre tumorpenetration for at nå flere kræftceller, samt frigive stofferne specifikt inde i kræftceller gennem deres størrelsesovergangsegenskaber."

Forskerne viste, at deres nanopartikler kunne øge cisplatin-lægemiddelakkumulering i tumorvæv. Når mus, der bærer humane bugspytkirteltumorer, fik de samme doser af frit cisplatin eller cisplatin klædt i pH-følsomme nanopartikler, niveauet af platin i tumorvæv var syv gange højere med nanopartiklerne. Dette antyder muligheden for, at levering af nanopartikler af en begrænset dosis cisplatin kunne begrænse de toksiske bivirkninger under kræftbehandling.

Forskerne viste også, at nanopartiklerne var effektive mod en cisplatin-resistent lungekræftmodel og en invasiv metastatisk brystkræftmodel hos mus. I lungekræftmodellen, en dosis fri cisplatin gav kun 10 procent væksthæmning, mens den samme dosis klædt i nanopartikler gav 95 procent væksthæmning, rapporterer forskerne.

I modellen med metastaserende brystkræft, behandling af mus med cisplatin klædt i nanopartikler forlængede dyrenes overlevelse med uger; 50 procent af musene overlevede i 54 dage med nanopartikler sammenlignet med 37 dage for den samme dosis frit cisplatin. Forbedret effektivitet i tre forskellige tumormodeller viser, at denne strategi kan være anvendelig til flere typer kræft, Siger Jinzhi Du.