Brugerdefinerede nanopartikler regresserer tumorer, når de udsættes for lys

En unik nanopartikel til at levere en lokaliseret kræftbehandling hæmmer tumorvækst hos mus, ifølge et hold af Penn State-forskere.

Nanopartiklerne, udviklet af Daniel Hayes, lektor i biomedicinsk teknik, har en specifik kemi, der gør det muligt for et mikroRNA (miRNA) at binde sig til det. Et miRNA er et molekyle, der, når det parres med et messenger-RNA (mRNA), forhindrer det i at fungere. I dette tilfælde, det forhindrer mRNA i en kræftcelle i at skabe proteiner, som er afgørende for, at kræftcellen kan overleve.

I deres undersøgelse, forskerne leverede nanopartikler til kræftceller hos mus gennem en IV. Når nanopartiklerne var opbygget i kræftområdet, de brugte en specifik bølgelængde af lys til at adskille miRNA'et fra nanopartiklerne. MiRNA parres derefter med et mRNA i kræftcellen, får mRNA til at stoppe med at danne proteiner. Til sidst, kræftcellen dør.

Deres papir udkom den 22. juni i tidsskriftet Biomaterialer .

"Denne leveringsmetode giver dig tidsmæssig og rumlig specificitet, " sagde Adam Glick, professor i molekylær toksikologi og carcinogenese. "I stedet for at have systemisk levering af et miRNA og de tilhørende bivirkninger, du er i stand til at levere miRNA'et til et bestemt vævsområde på et bestemt tidspunkt ved at udsætte det for lys."

Hayes sagde, at det er vigtigt at have tidsmæssig og rumlig specificitet, når man beskæftiger sig med kræftbehandlinger.

"miRNA kan have vidt forskellige virkninger i forskellige typer væv, hvilket kan føre til uønskede bivirkninger og toksicitet, " sagde Hayes. "At levere og aktivere miRNA kun på stedet for tumoren reducerer disse bivirkninger og kan øge den samlede effektivitet af behandlingen."

Ved at bruge denne metode, Yiming Liu, en biomedicinsk ingeniørstuderende i Hayes Laboratory, var i stand til at vise, at hudtumorer hos omkring 20 mus, der fik den miRNA-koblede nanopartikel og udsat for lys, faldt fuldstændigt tilbage inden for 24 til 48 timer og ikke voksede igen.

Derudover den specifikke miRNA, som Hayes og Glick bruger, kan være mere effektive til at dræbe kræftceller end andre lignende metoder.

"Det, der er anderledes ved dette som et terapeutisk middel, er, at det miRNA, vi bruger, kan regulere et bredt sæt af gener og er særligt kraftfuldt til at behandle en heterogen sygdom som kræft, " sagde Liu.

Dette kan betyde, at den samlede effektivitet af at dræbe en kræftcelle er højere, fordi behandlingen angriber flere punkter i den celle. Det kan også føre til et fald i en kræftcelles evne til at blive resistent over for behandlingen, fordi miRNA'et er i stand til at parre sig med forskellige mRNA'er i kræftcellen, diversificering af måderne, hvorpå det kan stoppe cellen i at producere proteiner.

De typer kræft, der kan reagere på denne type behandling, omfatter kræft i mundhulen, mave-tarmsystemet eller huden – hvor som helst, der kan udsættes for lys via et fiberoptisk kabel.

"Vi vil gerne udvikle dette yderligere til interne tumorer, der er mere signifikante med hensyn til dødelighed, såsom kræft i spiserøret, " sagde Glick.