Lægemiddelleverende nanopartikler søger og ødelægger undvigende kræftstamceller

University of Illinois-forskere sender bittesmå lægemiddelfyldte nanopartikler på en mission for at søge og ødelægge kræftstamceller, de undvigende og sjældne celler, der kan få kræft til at komme tilbage, selv når der er gået år siden den første tumor blev behandlet.

I en undersøgelse ledet af Dipanjan Pan, en Illinois professor i bioteknik, forskere designet nanopartikler, der specifikt binder til et protein, der markerer overfladen af ​​brystkræftstamceller. Indkapslet i partiklerne er stoffet niclosamid - et lægemiddel, der almindeligvis ordineres rundt om i verden til behandling af bændelormsinfektioner, men i kræftstamceller slukker det for nøglegenveje, der giver cellerne de stilklignende egenskaber, der gør dem i stand til at vokse og sprede sig.

"Det er afgørende at administrere behandlinger for allerede udviklede tumorer; dog, langsigtet overlevelse og ikke at lade det komme tilbage er lige så vigtigt, " sagde Pan. "Vi ønsker at ødelægge de celler, der er skjult i vævet og få kræften til at komme tilbage eller sprede sig til andre dele af kroppen."

Kræftstamceller repræsenterer en lille brøkdel af celler i en tumor, men det tager kun en eller to at så en ny tumor, sagde Pan. Udfordringen for læger og forskere er ikke kun at finde disse celler, men behandle dem. Pans gruppe skabte nanopartikler, der er målrettet mod et protein kaldet CD44, som kun vises på overfladen af ​​kræftstamceller, og testede dem på brystkræfttumorer i cellekulturer og i levende mus.

"Jeg kalder dem 'GPS-aktiverede nanopartikler, fordi de kun opsøger de celler, der har kræftstamcelleegenskaber. Så låser de sig fast i cellerne og leverer stoffet, " sagde Pan, også et fakultetsmedlem af Carle Illinois College of Medicine og Beckman Institute for Advanced Science and Technology. "Så vidt vi ved, dette er den første demonstration af levering af cancerstamcelle-målrettet terapi med en nanopartikel."

Forskerne brugte nanopartiklerne til at levere niclosamid, som er på Verdenssundhedsorganisationens liste over essentielle lægemidler, et indeks over de sikreste og mest effektive lægemidler i verden. Pans gruppe fandt tidligere, at niclosamid virker på en bestemt genreguleringsvej i kræftstamceller.

I den nye undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Molekylær kræftterapi , kræftstamcellerne mistede deres stilklignende egenskaber efter behandling med de niclosamid-bærende målrettede nanopartikler, gør dem mindre i stand til at få kræften til at gentage sig eller metastasere. Forskerne så også et signifikant fald i den samlede vækst af kræftceller, både i cellekulturerne og i musene.

Ved at bruge et allerede godkendt lægemiddel og let-fremstillede nanopartikler, Pan håber, at dette system kan blive en tilgængelig og omkostningseffektiv behandling for at forhindre tilbagefald af kræft hos patienter

"Vi brugte med vilje et ekstremt billigt lægemiddel. Det er generisk, og vi kan masseproducere det i meget stor skala, " sagde Pan. "Nanopartiklerne er en polymer, som vi kan lave i stor skala - den er meget defineret og konsistent, så vi ved præcis, hvad vi leverer. Resten af ​​processen er bare selvsamling. "

"Dette arbejde er også vigtigt for fremtidige forskere, der arbejder inden for kræftstamceller, "sagde postdoktorforsker Santosh Misra, undersøgelsens første forfatter. "Vi beskrev og bekræftede de proteiner og gener, der er ansvarlige for vitale processer i disse celler, og det åbner nye veje til at lave bedre terapier."

Forskerne arbejder på at skabe en kombinationsterapi, der kan levere lægemidler til den primære cancer, såsom traditionelle kemoterapier, samt målrettede midler, der kan behandle kræftstamceller. De tester også nanopartikel-lægemiddelleveringssystemet i store dyremodeller for at bringe det et skridt tættere på klinikken.