Forskere bygger en hær af metal-organiske nanoblomster til at behandle kræft

Læger har brugt stråling til at behandle kræft i mere end hundrede år, men det har altid været en delikat kunst at lede behandlingen og samtidig undgå sundt væv.

For at hjælpe dem, forskere ved University of Chicago har designet en hær af bittesmå blomsterformede metal- og organiske nanopartikler, der leverer et-to-slag - først forstærker virkningerne af stråling på tumorstedet og derefter kickstarter immunsystemet til at søge efter eventuelle resterende tumorer.

Forskningen, udgivet 26. marts i Natur Biomedicinsk teknik , førte til, at et kandidatmolekyle i øjeblikket påbegynder fase 1 kliniske forsøg.

Wenbin Lin, James Franck professor i kemi og stråling og cellulær onkologi ved University of Chicago, har arbejdet med en klasse materialer kaldet metal-organiske rammer (MOF'er) i mere end 20 år. Disse svampede materialer er så navngivet, fordi de kombinerer metalknuder med organiske bindemidler. Et varmt emne i kemi i dag, de er under undersøgelse for anvendelser fra solceller til sensorer, fordi de er yderst funktionelle og kan bygges med en række forskellige komponenter.

Fordi de kan være lavet af biologisk nedbrydelige materialer, Lins laboratorium så potentiale for en ny kræftbehandling.

Ideen er at sprøjte de små rammer ind i tumoren. "Ved røntgenbestråling, de producerer meget reaktive molekyler, som ikke bevæger sig langt fra injektionsstedet - de låser sig fast og bliver lige hvor du sætter dem, " sagde Lin. Rammerne absorberer stråling bedre end væv, at levere en ekstra dosis stråling til tumoren.

Strålingen udløser en byge af reaktive iltforbindelser, som er giftige for alle mulige dele af cellen:"Proteiner, lipider, de tygger ethvert biologisk molekyle op, " sagde Lin. (Dette er vigtigt, fordi jo flere dele af en celle en behandling rammer, jo sværere er det for kræftceller at mutere for at undgå det.)

Derefter det andet slag:MOF -designet kan inkorporere en type molekyle kaldet en IDO -hæmmer. Denne inhibitor, fra en klasse af kræftbehandlinger kaldet checkpoint blokade immunterapi, forpurrer et almindeligt trick, som kræftceller bruger til at undvige kroppens immunsystem. Når blokaden er aktiveret, T-celler kan skynde sig ind for at angribe. Hos mus, undersøgelsen viste, at dette hjalp med at dræbe tumorer, der gemte sig andre steder i kroppen - ikke kun på injektionsstedet.

"I teorien, det kunne sænke dosis for helbredelse af mange kræftformer, hvilket er et stort fremskridt, fordi enhver mængde, vi kan reducere strålingen, betyder færre komplikationer, " sagde studie medforfatter Ralph Weichselbaum, Daniel K. Ludwig Distinguished Service Professor og formand for Institut for Stråling og Cellulær Onkologi, "og vi håber også, at den potentielle aktivering af immunsystemet kan hjælpe os med at behandle tumorer, som vi bare ikke kan nå i dag."

Lins laboratorium har i årevis arbejdet på at perfektionere designet. "Vi har lært så meget og gjort nogle spændende fremskridt, "Lin sagde." Udsigten til at udvikle en teknologi, der kan fremme immunterapi, er yderst givende. "

"Det er det virkelig fantastiske ved universitetet - at mit onkologiske laboratorium kan arbejde sammen med fysiske forskere for at fremme en kræftbehandling som denne, "Sagde Weichselbaum.

Lin grundlagde en startup for at bringe teknologien til anvendelse kaldet RiMO Therapeutics, med assistance fra Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation. Virksomheden sponsorerer det igangværende fase 1 kliniske forsøg.