Hvad er nanomedicin, og hvordan kan det forbedre behandling af børnekræft?

En nylig amerikansk undersøgelse af mennesker, der blev behandlet for kræft som børn fra 1970'erne til 1999, viste, at selvom overlevelsesraterne er forbedret gennem årene, livskvaliteten for overlevende er lav. Det viste også, at dette var værre for dem, der blev behandlet i 1990'erne.

Omkring 70 % af børnekræftoverlevere oplever bivirkninger fra deres behandling, herunder sekundære kræftformer. Og efterhånden som overlevelsesraterne forbedres, den verdensomspændende befolkning af børnekræftoverlevere vokser.

Bivirkninger forårsager stress for overlevende og familier og øger efterspørgslen på sundhedssystemerne. Men et spirende område af medicin, nanomedicin, giver håb om bedre børns kræftbehandling, der vil have færre bivirkninger og forbedre livskvaliteten for overlevende.

Hvad er nanomedicin?

Nanomedicin er anvendelsen af ​​nanomaterialer, eller nanopartikler, til medicin. Nanopartikler er en form for transport af stoffer og kan gå steder, hvor stoffer ikke ville være i stand til at gå alene.

Nano betyder lille. En nanometer (nm) er en milliardtedel af en meter. Nanopartikler, der bruges til lægemiddellevering, er normalt i området 20 til 100 nanometer, selvom dette kan variere afhængigt af nanopartiklernes design.

Nanopartikler kan konstrueres og designes til at pakke og transportere lægemidler direkte derhen, hvor de er nødvendige. Denne målrettede tilgang betyder, at stofferne forårsager mest skade i det særlige, og tilsigtet, område af tumoren, de bliver leveret til. Dette minimerer sideskader på omgivende sunde væv, og dermed bivirkningerne.

Den første cancer nanomedicin godkendt af US Food and Drug Administration var Doxil. Siden 1995, det er blevet brugt til at behandle voksne kræftformer, herunder kræft i æggestokkene, myelomatose og Karposis sarkom (en sjælden kræftsygdom, der ofte rammer mennesker med immundefekter som HIV og AIDS).

I øjeblikket, der er en strøm af nye nanomedicinske behandlinger for voksne kræftformer i kliniske forsøg (forsøg på mennesker), eller på markedet. Men kun et begrænset antal af disse er godkendt til børnekræft, selvom det uden tvivl er her, nanomedicinens styrker kunne have størst fordel.

Hvordan virker nanomedicin?

Systemerne til levering af nanopartikler kan fungere på forskellige måder. Sammen med at bære stoffet til levering, nanopartikler kan konstrueres til at bære specifikke forbindelser, der vil lade dem binde, eller vedhæft, til molekyler på tumorceller. Når først er vedhæftet, de kan sikkert levere lægemidlet til det specifikke tumorsted.

Nanopartikler kan også hjælpe med lægemiddelopløselighed. For at et stof skal virke, det skal kunne komme ind i blodbanen, hvilket betyder, at det skal være opløseligt. For eksempel, kræftlægemidlet paclitaxel (Taxol) er uopløseligt, så det skal opløses i et leveringsmiddel for at komme ind i blodet. Men dette middel kan forårsage allergiske reaktioner hos patienter.

For at overvinde disse problemer, kemikere har udviklet en nanopartikel ud af det naturligt forekommende protein albumin. Det bærer paclitaxel og gør det opløseligt, men uden de allergiske reaktioner.

Tumorer har almindeligvis forstyrrede og utætte blodkar, der spirer gennem og af dem. Disse kar gør det muligt for kemoterapimedicin let at trænge ind i tumoren, men fordi kemoterapimolekyler er så små, de diffunderer også gennem karrene og ud af tumoren, angriber omgivende væv. Nanopartikler er større molekyler, der bliver fanget inde i tumoren, hvor de gør al skaden.

Når de først har leveret deres lægemiddellast til celler, nanopartikler kan designes til at nedbrydes til harmløse biprodukter. Dette er især vigtigt for børn, der stadig er under udvikling.

Typer af nanopartikler

Nanopartikler varierer i egenskaber som form og størrelse. Forskere skal matche den rigtige nanopartikel til det lægemiddel, det skal levere, og den særlige tumor.

En række nanopartikelstrukturer er i øjeblikket ved at blive konstrueret. Et eksempel på en interessant struktur er formen af ​​en DNA-origami. Fordi DNA er et biologisk materiale, nanopartikler konstrueret til DNA-origami-former vil ikke blive set som fremmede af immunsystemet. Så disse kan transportere et lægemiddel til syge celler, mens de undviger kroppens immunsystem, derfor mindske bivirkningerne af lægemidler.

Et andet eksempel på nanomedicinske strukturer er polymere nanobærere. Vi har for nylig identificeret et gen, der fremmer væksten af ​​tumorer, kræftspredning og resistens over for kemoterapi ved kræft i bugspytkirtlen.

Vi brugte et nanomedicin kaldet en polymer nanobærer og kombinerede det med et lægemiddel, der dæmper kræftgenet. Vi pakkede dette sammen til et nanomedicin og leverede stofferne ind i tumoren.

Disse nanomedicin reducerede ekspressionen af ​​kræftgenet, blokerede tumorvækst og reducerede spredningen af ​​bugspytkirtelkræft. Men vi viste også, at polymere nanobærere kan kombineres i laboratoriet med andre gendæmpende lægemidler. Det betyder, at metoden kan bruges til en række andre gen-baserede kræftformer.

Hvordan kan nanomedicin hjælpe med at behandle børns kræft?

I standardbehandling af børnekræft, kemoterapi medicin er ofte ordineret i den maksimalt tolerable dosis for et barns alder eller størrelse, baseret på voksendosering. Men børn er ikke små voksne. De processer, der ligger til grund for børns vækst og udvikling, kan føre til en anden effekt og respons på et kemoterapipræparat, som ikke ses hos voksne.

Også, hvis et barn bliver resistent over for et lægemiddel, og det er på den maksimalt tolerable dosis, der er ingen mulighed for at øge det uden giftige bivirkninger. Ved at pakke lægemidler og flytte dem gennem kroppen direkte til syge celler for at reducere sideskader, i teorien, nanomedicin gør det muligt at bruge højere doser af lægemidler.

Nanomedicin har et stort potentiale til sikker behandling af børns kræft. Imidlertid, det er i øjeblikket hindret af for lidt forskning. Omkring to tredjedele af forskningens opmærksomhed inden for nanomedicinsk behandling, af mere 250 nanomedicinske produkter, er fokuseret på kræft. Alligevel bliver dette ikke udmøntet i nye kræftbehandlinger for børn, der kommer på markedet.

Men vi gør fremskridt. Vores arbejde er at udforske designet af nanopartikler til at levere gendæmpende lægemidler til behandling af den mest almindelige hjernekræft hos børn - medulloblastom.

Vi arbejder også på nanomedicin til andre væsentlige børnekræftformer. Disse omfatter lægemiddel-refraktær akut lymfatisk leukæmi, den mest almindelige børnekræft, og neuroblastom, kræften, der kræver flere liv af dem under fem år end nogen anden.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.