Forskere udvikler nye tumor-krympende nanopartikler til at bekæmpe kræft, forhindre gentagelse

Et forskerhold fra Mayo Clinic har udviklet en ny type kræftbekæmpende nanopartikel, der sigter mod at formindske brystkræfttumorer, samtidig med at det forhindrer tilbagefald af sygdommen. I undersøgelsen, offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi , mus, der modtog en injektion med nanopartiklerne, viste en 70 til 80 procent reduktion i tumorstørrelse. Mest væsentligt, mus behandlet med disse nanopartikler viste resistens over for fremtidig tumorgentagelse, selv når de udsættes for kræftceller en måned senere.

Resultaterne viser, at den nydesignede nanopartikel producerede potente antitumor-immunresponser på HER2-positive brystkræftformer. Brystkræft med højere niveauer af HER2-protein er kendt for at vokse aggressivt og spredes hurtigere end dem uden mutationen.

"I denne proof-of-concept undersøgelse, vi var forbløffede over at opdage, at dyrene, der blev behandlet med disse nanopartikler, viste en varig anti-cancer-effekt, " siger Betty Y.S. Kim, M.D., Ph.D., ledende efterforsker, og en neurokirurg og neurovidenskabsmand, der har specialiseret sig i hjernetumorer på Mayo Clinic's Florida campus. "I modsætning til eksisterende kræftimmunterapier, der kun er rettet mod en del af immunsystemet, vores specialdesignede nanomaterialer engagerer aktivt hele immunsystemet til at dræbe kræftceller, får kroppen til at skabe sit eget hukommelsessystem for at minimere tumortilbagefald. Disse nanomedicin kan udvides til at målrette mod forskellige typer kræft og andre menneskelige sygdomme, herunder neurovaskulære og neurodegenerative lidelser."

Dr. Kims team udviklede nanopartiklerne, som hun har navngivet "Multivalent Bi-specific Nano-Bioconjugate Engager, "en patenteret teknologi med Mayo Clinic Ventures, en kommercialiseringsarm af Mayo Clinic. Det er belagt med antistoffer, der målretter mod HER2-receptoren, et almindeligt molekyle fundet på 40 procent af brystkræfttilfældene. Det er også belagt med molekyler, der engagerer to forskellige facetter af kroppens immunsystem. Nanopartiklerne skærper ind på tumoren ved at genkende HER2 og hjælper derefter immuncellerne med at identificere tumorcellerne for at angribe dem.

Molekylerne knyttet til nanopartiklerne øger kroppens uspecifikke, oprydningsceller (kendt som makrofager og fagocytter) i immunsystemet, der opsluger og ødelægger fremmedlegemer. Nanopartiklernes design får disse celler til at dukke op i overflod og rydde op i unormale kræftceller. Disse oprydningsceller videresender derefter information om kræftcellerne til højt specialiserede T-celler i immunsystemet, som hjælper med at udrydde resterende kræftceller, samtidig med at de bevarer en hukommelse om disse celler for at forhindre gentagelse af kræft. Det er etableringen af ​​sygdomsbekæmpende hukommelse i cellerne, der får nanopartiklerne til at ligne en kræftvaccine. Ultimativt, kroppens egne celler bliver i stand til at genkende og ødelægge tilbagevendende tumorer.

Siden slutningen af ​​1990'erne, området for nanomedicin har fokuseret på at udvikle nanopartikler som simple lægemiddelleveringsmidler, der kan drive kemoterapimedicin til tumorer. En faldgrube er, at kroppen har en tendens til at rense partiklerne, før de når deres destination.

"Vores undersøgelse repræsenterer et nyt koncept for at designe nanomedicin, der aktivt kan interagere med immuncellerne i vores krop og modulere deres funktioner til behandling af menneskelige sygdomme, " siger Dr. Kim. "Det bygger på den seneste udvikling inden for cancerimmunterapi, som har haft succes med at behandle nogle typer af tumorer; imidlertid, det meste af immunterapien, der er udviklet hidtil, udnytter ikke hele immunsystemets kraft. Vi har udviklet en ny platform, der når tumorceller og også rekrutterer rigelige oprydningsceller til et fuldt potent immunrespons."

Fremtidige undersøgelser i laboratoriet vil udforske nanopartiklernes evne til at forhindre langsigtet gentagelse af tumorer, herunder metastaser på steder fjernt fra den primære tumor. Hvad mere er, nanopartiklen er designet til at være modulær, hvilket betyder, at det kan bære molekyler til at bekæmpe andre typer sygdomme. "Denne tilgang vil forhåbentlig åbne nye døre i designet af nye nanomedicin-baserede immunterapier, " hun siger.