Nanoshells kunne levere mere kemo med færre bivirkninger

Forskere, der undersøger måder at levere høje doser kræftdræbende lægemidler inde i tumorer, har vist, at de kan bruge en laser og lysaktiverede guldnanopartikler til eksternt at udløse frigivelse af godkendte kræftlægemidler inde i kræftceller i laboratoriekulturer.

Undersøgelsen af ​​forskere ved Rice University og Northwestern University Feinberg School of Medicine fremgår af denne uges online tidlige udgave af Procedurer fra National Academy of Sciences . Det anvendte guld nanoshells til at levere toksiske doser af to lægemidler - lapatinib og docetaxel - inde i brystkræftceller. Forskerne viste, at de kunne bruge en laser til eksternt at udløse partiklerne til at frigive stofferne, efter at de kom ind i cellerne.

Selvom testene blev udført med cellekulturer i et laboratorium, forskningen er designet til at demonstrere klinisk anvendelighed:Nanopartiklerne er ikke -toksiske, stofferne er meget udbredt og laveffekt, infrarød laser kan ikke -invasivt skinne gennem væv og nå tumorer flere centimeter under huden.

"I fremtidige undersøgelser, vi planlægger at bruge en trojansk hestestrategi til at få nanoskaller fyldt med lægemidler inde i tumorer, "sagde Naomi Halas, en ingeniør, kemiker og fysiker ved Rice University, der opfandt guld nanoshells og har brugt mere end 15 år på at undersøge deres potentiale mod kræft. "Makrofager, en type hvide blodlegemer, der har vist sig at trænge ind i tumorer, vil bære lægemiddelpartikelkomplekserne ind i tumorer, og når vi er der, bruger vi en laser til at frigive stofferne. "

Medforfatter Susan Clare, en forsknings lektor i kirurgi ved Northwestern University Feinberg School of Medicine, sagde PNAS-undersøgelsen var designet til at demonstrere gennemførligheden af ​​den trojanske hest-tilgang. Udover at demonstrere, at der kunne frigives medicin inde i kræftceller, undersøgelsen viste også, at i makrofager, stofferne løsnede ikke før udløsning.

"At få kemoterapeutiske lægemidler til at trænge ind i tumorer er meget udfordrende, "sagde Clare, også en nordvestlig medicin brystkræft kirurg. "Lægemidler har en tendens til at blive skubbet ud af tumorer frem for at blive trukket ind. For at få en effektiv dosis ved tumoren, patienter skal ofte tage så meget af stoffet, at kvalme og andre bivirkninger bliver alvorlige. Vores håb er, at kombinationen af ​​makrofager og udløst medicinfrigivelse vil øge den effektive dosis af lægemidler inden for tumorer, så patienter kan tage mindre frem for mere. "

Hvis tilgangen virker, Clare sagde, det kan resultere i færre bivirkninger og potentielt bruges til behandling af mange former for kræft. For eksempel, et af stofferne i undersøgelsen, lapatinib, er en del af en bred klasse af kemoterapier kaldet tyrosinkinasehæmmere, der er målrettet mod specifikke proteiner, der er knyttet til forskellige typer kræft. Andre lægemidler, der er godkendt af Federal Drug Administration, omfatter imatinib (leukæmi), gefitinib (bryst, lunge), erlotinib (lunge, bugspytkirtlen), sunitinib (mave, nyre) og sorafenib (lever, skjoldbruskkirtlen og nyrerne).

"Alle tyrosinkinasehæmmere er notorisk uopløselige i vand, "sagde Amanda Goodman, en risalumn og hovedforfatter af PNAS -undersøgelsen. "Som en stofklasse, de har dårlig biotilgængelighed, hvilket betyder, at en relativt lille andel af lægemidlet i hver pille rent faktisk dræber kræftceller. Hvis vores metode virker til lapatinib og brystkræft, det kan også fungere for de andre lægemidler i klassen. "

Halas opfandt nanoshells på Rice i 1990'erne. Cirka 20 gange mindre end en rød blodlegeme, de er lavet af en kugle af glas dækket af et tyndt lag guld. Nanoshells kan indstilles til at fange energi fra bestemte bølgelængder af lys, herunder nær-infrarød (nær-IR), en usynlig bølgelængde, der passerer gennem de fleste væv i kroppen. Nanospectra Biosciences, licenshaver af denne teknologi, har gennemført flere kliniske forsøg i løbet af det sidste årti ved hjælp af nanoshells som fototermiske midler, der ødelægger tumorer med infrarødt lys.

Clare og Halas 'samarbejde om nanoshellbaseret lægemiddellevering begyndte for mere end 10 år siden. I tidligere arbejde, de viste, at en nær-IR kontinuerlig bølgelaser-den samme slags, der producerer varme i de fototermiske anvendelser af nanoshells-kunne bruges til at udløse frigivelse af lægemidler fra nanoshells.

I den seneste undersøgelse, Goodman stod i modsætning til brugen af ​​kontinuerlig bølge laserudløsning og udløsning med en laveffekts pulslaser. Ved hjælp af hver type laser, hun demonstrerede den fjernudløste frigivelse af lægemidler fra to typer nanoshell-lægemiddelkonjugater. En type brugte en DNA -linker og lægemidlet docetaxel, og den anden anvendte en belægning af blodproteinalbuminet til at fælde og holde lapatinib. I hvert tilfælde, Goodman fandt ud af, at hun kunne udløse frigivelsen af ​​stoffet, efter at nanoshells blev optaget inde i kræftceller. Hun fandt heller ikke nogen målbar for tidlig frigivelse af lægemidler i makrofager i begge tilfælde.

Halas og Clare sagde, at de håber på snart at kunne begynde dyreforsøg af teknologien og have en etableret musemodel, der kan bruges til testningen.

"Jeg er især begejstret for potentialet for lapatinib, "Sagde Clare." Første gang jeg hørte om Naomis arbejde, Jeg spekulerede på, om det måske var svaret på at levere medicin ind i det anoksiske (iltmangel) indre af tumorer, hvor nogle af de mest aggressive kræftceller lurer. Som klinikere, vi leder altid efter måder at forhindre kræft i at komme tilbage måneder eller år senere, og jeg håber, at det kan gøre det. "