Nanomedicinsk behandlingskoncept kombinerer NO-gasbehandling med udsultning af tumorceller

Biokompatible nanokapsler, fyldt med en aminosyre og udstyret med et enzym kombinerer nu to antitumorstrategier til et synergistisk behandlingskoncept. Forskere håber, at dette øger effektiviteten og mindsker bivirkninger. I journalen Angewandte Chemie , forskerne forklarer konceptet:tumorceller fratages deres næringsstof glukose, da dette omdannes til giftigt nitrogenmonoxid (NO) og hydrogenperoxid (H2O2).

NO er ​​en giftig gas, der forårsager smog. Imidlertid, i lave koncentrationer i kroppen er det et vigtigt messenger -molekyle, der regulerer ting som cirkulation og libido. Det er også et vigtigt fysiologisk forsvarsvåben mod svampe og bakterier. I højere koncentrationer, NO er ​​i stand til at dræbe tumorceller og øge effektiviteten af ​​fotodynamiske og radiologiske behandlinger. Til klinisk brug, NO skal frigives i målområdet fra en biokompatibel precursor.

Den naturlige aminosyre L-arginin (L-Arg) kan være nyttig i et sådant system, fordi det native enzym inducerbar NO-syntase (iNOS) laver NO fra L-Arg. NO dannes også, når L-Arg oxideres af H2O2. Dette er interessant, fordi mikromiljøet omkring tumorer er rigt på H2O2. Denne tilgang til NO-gasterapi forfølges af forskere ved Shenzhen University (Kina), National Institutes of Health (Bethesda, USA), og University of Maryland (College Park, USA). Deres særlige twist er at kombinere denne gasterapi med en metode til at udsulte kræftceller i en synergistisk behandling.

I stedet for at sulte en tumor ved at blokere blodkarrene, der fodrer den, forskerne har til hensigt at fjerne den glukose, som tumoren har brug for til ernæring, ved at indtage den i en metabolisk reaktion:enzymet glucoseoxidase (GOx) omdanner glukosen til gluconsyre og H2O2. Den øgede H2O2-koncentration er en nyttig bivirkning, fordi H2O2 både er cytotoksisk og accelererer frigivelsen af ​​NO fra L-Arg. En anden nyttig bivirkning er, at H2O2 og NO reagerer og danner meget toksiske peroxynitrit, der beskadiger tumorcellerne.

Forskerholdet ledet af Peng Huang, Tianfu Wang, og Xiaoyuan Chen har nu nået en vigtig milepæl i udviklingen af ​​dette koncept. De har udviklet biokompatible, biologisk nedbrydeligt, porøse nanokapsler fremstillet af organosilikater, der transporterer GOx og L-Arg ind i tumorceller samtidigt. GOx er bundet til overfladen; L-Arg opbevares inde i kapslen. Mens GOx er aktiv umiddelbart efter injektion af nanokapslerne i tumoren, L-Arg frigives lidt efter lidt, først gennem kapselporerne, derefter som kapslen desintegrerer. Deres store hulrum gør det også muligt for kapslerne at tjene som et ultralydskontrastmateriale for bedre lokalisering af tumoren.

Eksperimenter med både cellekulturer og mus har vist den signifikante synergistiske effekt af denne kombinationsterapi, som med succes hæmmer cellevækst, initierer celledød, og formindsker tumorerne i mus.