De fleste konstruerede nanopartikler trænger ind i tumorer gennem celler, ikke mellem dem

Forskere fra U of T Engineering har opdaget, at en aktiv, snarere end passiv, processen dikterer, hvilke nanopartikler der kommer ind i solide tumorer. Fundet ophøjer tidligere tænkning inden for cancer nanomedicin og peger mod mere effektive nanoterapier.

Den fremherskende teori inden for cancer nanomedicin - en tilgang, der muliggør mere målrettede behandlinger end standard kemoterapi - har været, at nanopartikler hovedsageligt diffunderer passivt ind i tumorer gennem små huller mellem celler i endotelet, som beklæder den indre væg af blodkar, der understøtter tumorvækst.

Forskerne viste tidligere, at mindre end en procent af nanopartikelbaserede lægemidler typisk når deres tumormål. I den aktuelle undersøgelse, holdet fandt, at blandt nanopartikler, der trænger ind i tumorer, mere end 95 procent passerer gennem endotelceller - ikke mellem huller mellem disse celler.

"Vores arbejde udfordrer langvarige dogmer på området og foreslår en helt ny teori, " siger Abdullah Syed, en co-lead forfatter på studiet og postdoc i laboratoriet af Warren Chan, en professor ved Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering (IBBME) og Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag i Naturmaterialer .

"Vi så mange nanopartikler trænge ind i endotelcellerne fra blodkar og forlade tumoren under forskellige forhold. Endotelceller ser ud til at være afgørende portvagter i nanopartikeltransportprocessen."

Syed sammenligner nanopartikler med folk, der forsøger at komme ind på populære restauranter på en travl aften. "Nogle restauranter kræver ikke en reservation, mens andre har udsmidere, der tjekker, om lånere har reserveret, "siger han." Bouncerne er meget mere almindelige, end forskere troede, og de fleste steder accepterer kun lånere med en reservation."

Forskerne fastslog, at passiv diffusion ikke var indgangsmekanismen med flere bevislinjer. De tog mere end 400 billeder af vævsprøver fra dyremodeller, og så få endotelgab i forhold til nanopartikler. De observerede den samme tendens ved hjælp af 3-D fluorescerende billeddannelse og billeddannelse af levende dyr.

Tilsvarende de fandt få huller mellem endotelceller i prøver fra humane cancerpatienter.

Gruppen udtænkte derefter en dyremodel, der fuldstændig stoppede transporten af ​​nanopartikler gennem endotelceller. Dette gjorde det muligt for dem at isolere bidraget fra passiv transport via huller mellem endotelceller, hvilket viste sig at være minimalt.

Forskerne anfører flere aktive mekanismer, hvorved endotelceller kan transportere nanopartikler ind i tumorer, herunder bindende mekanismer, intra-endotelkanaler og endnu uopdagede processer, alt det, de efterforsker.

I mellemtiden resultaterne har store konsekvenser for nanopartikel-baserede terapier.

"Disse resultater vil ændre den måde, vi tænker på at levere lægemidler til tumorer ved hjælp af nanopartikler, "siger Shrey Sindhwani, også en co-lead forfatter på papiret og en MD/Ph.D. studerende i Chans laboratorium. "En bedre forståelse af nanopartikeltransportfænomenet vil hjælpe forskerne med at designe mere effektive terapier."