Billige nanopartikler stimulerer immunrespons på kræft i laboratoriet

Forskere fra University of Wisconsin-Madison har udviklet nanopartikler, der, i laboratoriet, kan aktivere immunrespons på kræftceller. Hvis de viser sig at fungere lige så godt i kroppen, som de gør i laboratoriet, nanopartiklerne kan være en effektiv og mere overkommelig måde at bekæmpe kræft på.

De er billigere at producere og lettere at konstruere end de antistoffer, der ligger til grund for nuværende immunterapier, som medicin koster titusindvis af dollars om måneden.

"Immunterapi booster dybest set patientens eget immunsystem til bedre at bekæmpe kræftceller, " siger Seungpyo Hong, en professor ved UW-Madison School of Pharmacy. "Antistofferne, der bruges lige nu, er store, de er dyre, de er svære at konstruere, og de viser heller ikke altid det højeste effektivitetsniveau. Så vi ville undersøge andre måder at aktivere immunsystemet på. "

Hong og postdoc associeret Woo-jin Jeong ledede undersøgelsen, offentliggjort online 2. januar i Journal of the American Chemical Society , med samarbejdspartnere ved University of Illinois i Chicago. Det er den første demonstration af, at nanopartikler kan fungere som immunterapimidler.

Mere forskning er nødvendig for at forstå deres effektivitet i kroppen, men Hong har ansøgt om patent på de nye nanopartikler og tester dem nu i dyremodeller.

I test mod laboratoriedyrkede kræftstammer, nanopartiklerne øgede produktionen af ​​det immunstimulerende protein interleukin-2 af T-celler, en slags immunceller i kroppen, med omkring 50 procent sammenlignet med ingen behandling. De var lige så effektive som antistoffer. Nanopartiklerne var også i stand til at forbedre effektiviteten af ​​kemoterapimedicinet doxorubicin i lignende tests.

Normalt, T-celler producerer et protein ved navn PD-1, der fungerer som en slukket kontakt for immunresponser. Dette "kontrolpunkt" hjælper med at holde T -celler fra forkert at angribe raske celler.

Nogle kræftceller skjuler sig for immunsystemet ved at snyde kontrolpunkter på T-celler. De efterligner sunde celler ved at producere proteiner kaldet PD-L1, som binder sig til sluk-kontakten og lader tumorer skjule sig i almindeligt syn. Flere immunterapier bruger antistoffer-proteiner, der binder andre proteiner-mod enten PD-1 eller PD-L1 for at afbryde denne forbindelse.

"Nøglen her er, hvis du blokerer den binding meget effektivt, du kan nu genaktivere T-cellerne, så T-cellerne begynder at angribe tumorcellerne, " siger Hong.

Men et forløb med disse antistoffer, kendt som checkpoint -hæmmere, kan koste op mod $100, 000,- fordi rene antistoffer er svære og dyre at fremstille. Ligesom disse antistoffer, nanopartiklerne udviklede forskerne tyggegummi op i PD-L1 på kræftceller, så de ikke kan aktivere sluk-knappen på T-celler. Hongs laboratorium brugte en anden tilgang for at opnå den samme effekt.

De tog små bidder, eller peptider, af PD-1-proteinet og knyttet dem til forgrenede nanopartikler. Nanopartiklerne stabiliserer disse peptider, så de er i stand til at binde til PD-L1 på kræftcellerne, ligesom det fulde PD-1-protein kan. De har også mange grene, så de kan rumme mange kopier af PD-1-peptiderne og binde stærkere til PD-L1.

I reagensglas, nanopartiklerne knyttet til PD-L1 lige så stærkt som antistoffer i fuld størrelse gjorde. En stærk forbindelse mellem nanopartiklerne og PD-L1 betyder, at kræftcellerne ikke længere kan bruge disse proteiner til at narre T-celler.

Både peptiderne og nanopartiklerne, de er knyttet til, er enkle og billige at producere i laboratoriet. Og begge kan let pusles med og ændres, så fremtidig forskning kan muligvis optimere dem til at fungere bedre ved at følge denne tidlige proof-of-concept undersøgelse.

"Bundlinjen er, at for første gang, vi udviklede denne peptid-nanopartikel platform til immunterapi og fandt klare beviser for, at dette system har et stort potentiale, " siger Hong. "Vi ser frem til det næste skridt."