Nanopartikel gennembrud i kampen mod kræft

En nylig undersøgelse, tilknyttet Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) har introduceret et nyt målrettet lægemiddelleveringssystem i kampen mod kræft.

Et team af forskere, tilknyttet UNIST har for nylig introduceret et nyt målrettet lægemiddelleveringssystem, der kan forbedre de farmakologiske og terapeutiske egenskaber ved konventionelle kræftbehandlinger. Den nye teknologi har dramatisk forbedret sikkerheden og effektiviteten gennem brugen af ​​det supramolekylære opbyggede protein-corona-skjold som målretningsmiddel gennem regulering af grænsefladerne mellem nanopartikler og biologiske systemer.

Dette gennembrud er blevet ledet i fællesskab af professor Ja-Hyoung Ryu, Professor Sebyung Kang, og professor Chaekyu Kim på School of Life Sciences på UNIST. Deres resultater er blevet offentliggjort online i Naturkommunikation (IF:12.353) den 31. oktober, 2018.

Målrettet lægemiddelleveringssystem refererer til den metode, der selektivt transporterer lægemidler til målrettet væv, organer, og celler gennem en række forskellige lægemiddelbærere. Selvom titusindvis af lægemiddelleveringssystemer er blevet udviklet, effekten har været minimal. Dette skyldes, at hundredvis af proteiner i kroppen klæber til lægemiddelleveringssystemet (protein-corona-fænomenet). På grund af dette fænomen, selv når lægemidlet når et mål såsom en kræftcelle, behandlingseffektiviteten er meget lav, og andre bivirkninger er blevet observeret, som kan forårsage giftige bivirkninger.

"Det blev rapporteret, at det er muligt at lindre virkningen af ​​protein-corona på mål-lægemiddellevering gennem dannelsen af ​​et beskyttende skjold, består af velstrukturerede specielle proteiner, der er meget stabile og ikke interagerer med hinanden, " siger professor Ryu. "Den nye teknologi minder meget om strategien, hvor du tager kontrol over dine fjender, ved at bruge fjender."

I dette arbejde, forskerholdet introducerede protein corona shield-konceptet (PCS) til et effektivt mål-lægemiddelleveringssystem. Ved at bruge rekombinant DNA-teknologi, forskerholdet har skabt rekombinante fusionsproteiner med den forbedrede fysiske stabilitet og cancer-selektive målretningsevne. Dette fusionsprotein, derefter, blev brugt som et skjold til at indkapsle overfladen af ​​nanopartiklers lægemiddelbærere, konstruerer således PCS-nanopartikler (PCSN'er).

I princippet, nanopartikel-lægemiddelbærere med en målligand mister deres målretningsevne ved at blive belagt med blodproteiner i et biologisk miljø. Imidlertid, det nye PCS-system kan hæmme blodproteinadsorption for at opretholde målretningsevnen og undgå uønsket clearance fra det mononukleære fagocytsystem.

For at forstå interaktionerne mellem PCSN'er og eksterne biologiske komponenter, forskerholdet har skabt et miljø, der ligner menneskelige biologiske systemer. Dette er blevet analyseret via computersimulering. Resultaterne
viste omkring 10 gange større terapeutisk effektivitet til at forhindre invasionen af ​​uønskede eksterne proteiner.

De undersøgte også effekten af ​​lægemiddellevering ved hjælp af immunceller og kræftceller. PCS-lægemiddelleveringssystemet kunne dræbe kræftceller uden at blive fanget af immunceller, selv efter langvarig eksponering for biologiske miljøer. I musemodeller af kræft, holdet fandt, at PCSN udviser lavere toksicitet, samt fremragende tumor-målretningsevne.

"Udover at behandle kræft, vores resultater kan også anvendes på en række forskellige områder, såsom diagnosticering og behandling af forskellige sygdomme, såvel som den varmeoptiske terapi, " siger professor Ryu. "Vi planlægger at introducere en platform, der vil udføre forskellige roller og samtidig designe rekombinante proteiner anderledes i fremtiden."

Han tilføjer, "Det vil være muligt at få adgang til den universelle platform, et langvarigt mål for nanoteknologi. Det er også meningsfuldt, at vi har sikret kildeteknologien til et nyt målorienteret lægemiddelleveringssystem."