Jernnanopartikler får immunceller til at angribe kræft

Stanford -forskere opdagede ved et uheld, at jern -nanopartikler opfundet til behandling af anæmi har en anden anvendelse:at udløse immunsystemets evne til at ødelægge tumorceller.

Jern -nanopartikler kan aktivere immunsystemet til at angribe kræftceller, ifølge en undersøgelse ledet af forskere ved Stanford University School of Medicine.

Nanopartiklerne, som er kommercielt tilgængelige som det injicerbare jerntilskud ferumoxytol, er godkendt af Food and Drug Administration til behandling af jernmangelanæmi.

Museundersøgelsen viste, at ferumoxytol får immunceller kaldet tumorassocierede makrofager til at ødelægge kræftceller, tyder på, at nanopartiklerne kunne supplere eksisterende kræftbehandlinger. Opdagelsen, beskrevet i et papir offentliggjort online 26. september in Natur nanoteknologi , blev lavet ved et uheld, mens de testede, om nanopartiklerne kunne tjene som trojanske heste ved at snige kemoterapi ind i tumorer hos mus.

"Det var virkelig overraskende for os, at nanopartiklerne aktiverede makrofager, så de begyndte at angribe kræftceller i mus, sagde Heike Daldrup-Link, MD, som er undersøgelsens seniorforfatter og lektor i radiologi på School of Medicine. "Vi mener, at dette koncept bør holde i menneskelige patienter, også."

Daldrup-Links team udførte et eksperiment, der brugte tre grupper af mus:en eksperimentel gruppe, der fik nanopartikler fyldt med kemo, en kontrolgruppe, der fik nanopartikler uden kemo, og en kontrolgruppe, der hverken fik. Forskerne gjorde den uventede observation, at væksten af ​​tumorer hos kontroldyr, der kun fik nanopartikler, blev undertrykt sammenlignet med de andre kontroller.

Få makrofager tilbage på sporet

Forskerne gennemførte en række opfølgende tests for at karakterisere, hvad der skete. Eksperimenterer med celler i en skål, de viste, at immunceller kaldet tumor-associerede makrofager var nødvendige for nanopartiklernes anti-cancer aktivitet; i cellekulturer uden makrofager, jernnanopartiklerne havde ingen effekt mod kræftceller.

Før denne undersøgelse blev udført, det var allerede kendt, at hos raske mennesker, tumorassocierede makrofager detekterer og spiser individuelle tumorceller. Imidlertid, store tumorer kan kapere de tumorassocierede makrofager, får dem til at stoppe med at angribe og i stedet begynde at udskille faktorer, der fremmer kræftens vækst.

Undersøgelsen viste, at jernnanopartiklerne skifter makrofagerne tilbage til deres kræftangrebstilstand, som bevist ved at spore produkterne af makrofagernes metabolisme og undersøge deres genekspressionsmønstre.

Desuden, i en musemodel af brystkræft, forskerne viste, at ferumoxytol hæmmede tumorvækst, når det blev givet i doser, justeret til kropsvægt, ligner dem, der er godkendt af FDA til behandling af anæmi. Tidligere undersøgelser havde vist, at nanopartiklerne metaboliseres over en periode på omkring seks uger, og det nye studie viste, at anti-cancer-effekten af ​​en enkelt dosis nanopartikler aftog i løbet af omkring tre uger.

Forskerne testede også, om nanopartiklerne kunne forhindre kræft i at sprede sig. I en musemodel af småcellet lungekræft, nanopartiklerne reducerede tumordannelse i leveren, et almindeligt sted for metastase hos både mus og mennesker. I en separat model af levermetastase, forbehandling med nanopartikler før tumorceller blev introduceret reducerede i høj grad volumen af ​​levertumorer.

Potentielle kliniske anvendelser

Undersøgelsens resultater tyder på flere mulige applikationer til test i menneskelige forsøg, Sagde Daldrup-Link. For eksempel, efter operation for at fjerne en potentielt metastatisk tumor, patienter har ofte behov for kemoterapi, men må vente, indtil de kommer sig efter operationen, for at tåle de alvorlige bivirkninger ved konventionel kemo. Jernnanopartiklerne mangler de giftige bivirkninger af kemoterapi, tyder på, at de kan gives til patienter under den kirurgiske restitutionsperiode.

"Vi tror, ​​at dette kan bygge bro over den tid, hvor patienten er ret syg efter operationen, og hjælpe med at forhindre kræften i at sprede sig, indtil de er i stand til at modtage kemoterapi, sagde Daldrup-Link.

Nanopartiklerne kan også hjælpe kræftpatienter, hvis tumorer ikke helt kan fjernes. "Hvis der er nogle tumorceller tilbage efter operationen, den situation, som kræftkirurger kalder positive margener, vi tror, ​​det kunne virke at injicere jernnanopartikler der, og de mindre tumorfrø kunne potentielt tages hånd om af vores immunsystem, " sagde Daldrup-Link.

Det faktum, at nanopartiklerne allerede er FDA-godkendte, fremskynder evnen til at teste disse applikationer hos mennesker, tilføjede hun.

De nye fund vil også hjælpe kræftforskere med at foretage mere præcise evalueringer af kombinationer af nanopartikler og lægemidler, Sagde Daldrup-Link. "I mange undersøgelser, forskere betragter bare nanopartikler som lægemiddelbærere, " sagde hun. "Men de kan have skjulte iboende effekter, som vi ikke vil sætte pris på, medmindre vi ser på selve nanopartiklerne."