Guld nanostjerner og immunterapi vaccinerer mus mod kræft

Ved at kombinere en FDA-godkendt kræftimmunterapi med en ny tumor-ristende nanoteknologi, Duke University-forskere forbedrede begge terapiers effektivitet i et proof-of-concept-studie med mus.

Den potente kombination angreb også satellittumorer og fjerne kræftceller, fuldstændig helbrede to mus og effektivt vaccinere en mod sygdommen. Resultaterne blev vist online i Videnskabelige rapporter den 17. august.

"Den ideelle kræftbehandling er ikke-invasiv, sikker og bruger flere tilgange, " sagde Tuan Vo-Dinh, R. Eugene og Susie E. Goodson professor i biomedicinsk teknik, professor i kemi, og direktør for Fitzpatrick Institute for Photonics ved Duke University. "Vi sigter også mod at aktivere patientens eget immunsystem for at udrydde resterende metastatiske tumorer. Hvis vi kan skabe en langsigtet anticancer-immunitet, så ville vi virkelig få en kur. "

Den nye tilgang er afhængig af en "fototermisk immunterapi"-teknologi udviklet af en tværfaglig gruppe af Duke-forskere, der bruger lasere og guld nanostjerner til at varme op og ødelægge tumorer i kombination med et immunterapeutisk lægemiddel.

Denne fototermiske terapi afhænger af det bredt påviste faktum, at nanopartikler fortrinsvis akkumuleres i en tumor på grund af dens utætte vaskulatur.

Mens flere forskere rundt om i verden forfølger sådanne teknikker ved hjælp af nanopartikler, Vo-Dinh har været banebrydende i udviklingen af ​​en unik type nanopartikler kaldet guld nanostjerner, som har fordelen ved geometri. Fordi guld nanostjerner har flere skarpe pigge, de er i stand til at fange laserens energi mere effektivt. Dette giver dem mulighed for at arbejde med mindre eksponering, gør dem mere effektive dybere inde i et væv.

"Nanostjerne-piggene fungerer som lynafledere, koncentrere den elektromagnetiske energi ved deres spidser, " sagde Vo-Dinh. "Vi har eksperimenteret med disse guld nanostjerner til behandling af tumorer før, men vi ville vide, om vi også kunne behandle tumorer, som vi ikke engang vidste var der, eller tumorer, der har spredt sig i hele kroppen."

At angribe fjerne kræftceller uden for behandlingsstedet, Vo-Dinh slog sig sammen med kollegerne Brant Inman og Greg Palmer i afdelingerne for kirurgi og stråleonkologi ved Duke University Medical Center, og Paolo Maccarini fra Duke Biomedical Engineering. De kombinerede denne guld nanostjerneterapi med en cancerimmunterapi, som for nylig blev godkendt af FDA og i klinisk brug.

Normalt, kroppens immunsystem beskytter mod væksten af ​​kræftceller. Mange tumorer, imidlertid, overproducerer et molekyle kaldet PD-L1, som effektivt deaktiverer T-celler, immunsystemets vigtigste soldater.

Adskillige lægemidler er ved at blive udviklet for at forsøge at blokere virkningen af ​​PD-L1, tillader immunsystemet at ødelægge kræftcellerne. Inman har været aktiv i den tidlige udvikling og nuværende kliniske brug af disse lægemidler - som blev brugt i denne undersøgelse - til behandling af blærekræft.

I forsøget Duke-forskerne sprøjtede blærekræftceller ind i begge bagben på en gruppe mus. Efter at have ventet på, at tumorerne voksede, forskerne begyndte at prøve forskellige typer behandlinger – men kun på et af benene.

Dem, der ikke fik nogen behandling, bukkede hurtigt under for kræften, ligesom dem, der kun modtog guld nanostjerne fototerapi, fordi behandlingen ikke gjorde noget for at påvirke tumoren i det ubehandlede ben. Mens et par mus reagerede godt på immunterapien alene, med stoffet, der stopper begge tumorer, ingen overlevede mere end 49 dage.

Gruppen behandlet med både immunterapi og guld nanostar fototerapi klarede sig meget bedre, med to af de fem mus, der overlevede mere end 55 dage.

"Når en tumor dør, det frigiver partikler, der får immunsystemet til at angribe resterne, " sagde Vo-Dinh. "Ved at ødelægge den primære tumor, vi aktiverede immunsystemet mod de resterende kræftceller, og immunterapien forhindrede dem i at gemme sig. "

Den kombinerede behandling fungerede så godt, at lidt af en overraskelse, en mus er stadig i live næsten et år ude uden gentagelse af kræften. Selv en måned senere, da forskerne injicerede flere kræftceller, musens immunsystem angreb og ødelagde dem uden et problem, der angav en vaccineeffekt hos den helbredte mus.

"Dette er vores mål - vores drøm, " sagde Vo-Dinh.

Mens forskere udførte dette proof-of-concept-eksperiment med et lille antal mus, resultaterne er opmuntrende. Duke-forskerne planlægger nu at følge op med større kohorter og arbejde sammen med andre kliniske forskere for at teste behandlingen på musemodeller af hjerne, bryst- og lungekræft.