Forskere ser i realtid, hvordan fedtindkapslede nanopartikler invaderer hudceller

Nogle lægemidler mod kræft er indkapslet for at muliggøre gradvis frigivelse, spreder deres effekt over længere tid. For eksempel, en formulering af kemoterapien doxorubicin (det FDA-godkendte lægemiddel Doxil) omslutter lægemidlets molekyler i fede nanosfærer kaldet liposomer, som tillader stoffet at cirkulere længere i blodet. Imidlertid, brugen af ​​liposom "kapsler" kommer ofte med bivirkninger. Desværre, liposomer ender ofte i hudceller, resulterer i udslæt og endda læsioner. Disse bivirkninger kan være "dosisbegrænsende, "hvilket betyder, at mængden af ​​medicin, der kan bruges, er begrænset af sværhedsgraden af ​​bivirkninger. Hvis forskere kunne reducere bivirkningerne ved brug af liposomer, læger kunne bruge højere doser af disse lægemidler, måske fører til bedre kræftbekæmpelse.

En undersøgelse fra University of Colorado Cancer Center offentliggjort i dag i tidsskriftet ACS Nano beskriver brugen af ​​avanceret mikroskopiteknologi til at visualisere, hvordan liposomer flygter fra blodkar ind i omgivende celler i en levende mus, at tilbyde spor, der kan hjælpe forskere med at designe bedre lægemiddelleveringssystemer - både for at forhindre, at farlige lægemidler ophobes i hudceller og, modsat, at drage bedre fordel af denne bivirkning til specifikt at levere lægemidler til disse celler, når det er nødvendigt.

"Vi kender til de dosisbegrænsende bivirkninger af liposomer, men ingen havde set på, hvad der sker med liposomet over tid i huden - hvordan de kommer derhen, og hvad der sker med liposomer efter injektion, "siger Dmitri Simberg, Ph.d., efterforsker ved CU Cancer Center og papirets seniorforfatter.

For den aktuelle undersøgelse, arbejder i CU Cancer Center Advanced Light Microscopy Core, medforfattere Dominik Stitch, Ph.d., og Radu Moldovan, Ph.d., implementeret en ny teknik kendt intravital multiphoton in vivo mikroskopi, der gjorde det muligt for teamet at se fluorescerende mærkede liposomer i realtid efter injektion. Meget grundlæggende, liposomer ville lyse, og teamet ville se dem.

"Overraskende, vi så, at selv liposomer med en beskyttende belægning skulle gøre dem usynlige for immunsystemet begynder at forlade blodkapillærer og klæbe til hudceller inden for fem minutter efter injektion, "Simberg siger." Omkring tre timer, vi så mange hudceller fyldt med liposomer og endda syv dage efter injektion, liposomer var stadig synlige i huden. "

Gruppen spekulerede på, om hudcelleakkumulering skyldtes, at liposomer mistede deres beskyttende belægning. "Nej. Vi tilføjede mere belægning, og det hjalp ikke, ”Siger Simberg.

De spekulerede også på, om blodlegemer kendt som neutrofiler, som vides at migrere fra blodkar til væv, kan transportere liposomer fra blod til celler. "Nej. Selv når vi udarmede neutrofiler i vores modeller, der var ingen effekt. "

Simberg og kolleger forsøgte også at slukke komplementsystemet - en facet af immunsystemet, der er ansvarlig for at rydde mikrober og beskadigede celler - og troede, at dette komplementsystem kunne angribe, transportere eller på anden måde ved et uheld skubbe liposomer fra blod til celler. "Igen, der var ingen forskelle, ”Siger Simberg.

Til sidst, målet er at forstå de mekanismer, hvormed liposomer forlader blodkar og optages af hudceller, giver forskere mulighed for at designe bedre liposomer uden hudtoksicitet. Den nuværende undersøgelse udelukker vigtige muligheder:Liposomer bevæger sig ikke gennem porer i kapillærerne, de transporteres ikke af neutrofiler, de ophobes ikke på grund af tab af beskyttende belægning, og de bliver ikke chikaneret af komplementsystemet.

Udover det:"På dette tidspunkt, vi mangler en mekanisme til, hvordan liposomer optages af huden. Men vi kan se dynamikken - det sker meget hurtigt, og det varer overraskende længe, ”Siger Simberg.

Gruppen planlægger at fortsætte med at indsamle data om liposomtransportens dynamik, samtidig med at der ansøges om yderligere midler, der muliggør mere fokuseret udforskning af de mekanismer, der gør transport mulig.