Forskere udtænker trojanske heste til at dræbe kræftceller uden at bruge stoffer

Kræftceller er blevet dræbt i laboratorieforsøg og tumorvækst reduceret i mus, ved at bruge en ny tilgang, der forvandler en nanopartikel til en 'trojansk hest', der får kræftceller til at selvdestruere, et forskerhold ved Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har fundet.

Forskerne skabte deres 'trojanske hest' nanopartikel ved at belægge den med en specifik aminosyre - L-phenylalanin - som kræftceller er afhængige af, sammen med andre lignende aminosyrer, at overleve og vokse. L-phenylalanin er kendt som en 'essentiel' aminosyre, da den ikke kan dannes af kroppen og skal absorberes fra mad, typisk fra kød og mejeriprodukter.

Undersøgelser fra andre forskerhold har vist, at kræfttumorvækst kan bremses eller forhindres ved at 'sulte' kræftceller af aminosyrer. Forskere mener, at man berøver kræftceller aminosyrer, for eksempel gennem faste eller gennem særlige diæter med mangel på protein, kan være brugbare måder at behandle kræft på.

Imidlertid, sådanne strenge diætregimer ville ikke være egnede til alle patienter, inklusive dem med risiko for underernæring eller dem med kakeksi - en tilstand, der opstår som følge af kronisk sygdom, der forårsager ekstremt vægt- og muskeltab. Desuden, overholdelse af regimerne ville være meget udfordrende for mange patienter.

Forsøger at udnytte kræftcellernes aminosyreafhængighed, men undgå udfordringerne med strenge kostregimer, NTU-forskerne udtænkte en ny alternativ tilgang.

De tog en silicananopartikel, der blev betegnet som 'Generally Recognized As Safe' af US Food and Drug Administration og coated den med L-phenylalanin, og fandt ud af, at det i laboratorietest med mus dræbte kræftceller effektivt og meget specifikt, ved at få dem til at destruere sig selv.

Den anti-cancer terapeutiske nanopartikel er ultralille, med en diameter på 30 nanometer, eller cirka 30, 000 gange mindre end et hårstrå, og er navngivet "Nanoscopic phenylalanine Porous Amino Acid Mimic", eller Nano-pPAAM,

Deres resultater, offentliggjort for nylig i det videnskabelige tidsskrift Lille , kan holde et løfte for fremtidigt design af nanoterapier, sagde forskerholdet.

Adjunkt Dalton Tay fra School of Materials Science and Engineering, hovedforfatter af undersøgelsen, sagde:"Imod konventionel visdom, vores tilgang involverede at bruge nanomaterialet som et lægemiddel i stedet for som et lægemiddelbærer. Her, de kræft-selektive og dræbende egenskaber ved Nano-pPAAM er iboende og behøver ikke at blive 'aktiveret' af nogen ydre stimuli. Aminosyren L-phenylalanin fungerer som en 'trojansk hest' - en kappe, der maskerer det nanoterapeutiske middel på indersiden."

"Ved at fjerne lægemiddelkomponenten, vi har effektivt forenklet formuleringen af ​​nanomedicin og kan overvinde de mange teknologiske forhindringer, der hindrer oversættelsen af ​​lægemiddelbaseret nanomedicin fra bord til seng."

Iboende anti-cancer terapeutiske egenskaber af Nano-pPAAM

Som et bevis på konceptet, forskerne testede effektiviteten af ​​Nano-pPAAM i laboratoriet og i mus og fandt ud af, at nanopartiklerne dræbte omkring 80 procent af brystet, hud, og mavekræftceller, som kan sammenlignes med konventionelle kemoterapeutiske lægemidler som Cisplatin. Tumorvækst i mus med humane tredobbelte negative brystkræftceller blev også signifikant reduceret sammenlignet med kontrolmodeller.

Yderligere undersøgelser viste, at aminosyrebelægningen af ​​Nano-pPAAM hjalp nanopartiklerne med at trænge ind i kræftcellerne gennem aminosyretransportcellen LAT1. En gang inde i kræftcellerne, Nano-pPAAM stimulerer overdreven produktion af reaktive oxygenarter (ROS) - en type reaktivt molekyle i kroppen - hvilket får kræftceller til at selvdestruere, mens de forbliver uskadelige for de raske celler.

Medforfatter lektor Tan Nguan Soon fra NTU's Lee Kong Chian School of Medicine sagde:"Med den nuværende behandling med kemoterapi, et almindeligt problem er, at tilbagevendende kræft bliver resistent over for lægemidlet. Vores strategi involverer ikke brugen af ​​nogen farmakologisk medicin, men er afhængig af nanopartiklernes unikke egenskaber til at frigive katastrofale niveauer af reaktive oxygenarter (ROS) for at dræbe kræftceller."

At give et selvstændigt overblik, Lektor Tan Ern Yu, en brystkræftspecialist på Tan Tock Seng Hospital sagde, "Denne nye tilgang kunne holde meget lovende for kræftceller, der ikke har reageret på konventionel behandling som kemoterapi. Sådanne kræftformer har ofte udviklet mekanismer for resistens over for de lægemidler, der i øjeblikket er i brug, gør dem ineffektive. Imidlertid, Kræftcellerne kan potentielt stadig være modtagelige for den 'trojanske hest'-tilgang, da den virker gennem en helt anden mekanisme - en som cellerne ikke vil have tilpasset sig."

Forskerne søger nu at forfine designet og kemien af ​​Nano-pPAAM yderligere for at gøre den mere præcis til at målrette mod specifikke kræfttyper og opnå højere terapeutisk effekt.

Dette inkluderer at kombinere deres metode med andre terapier såsom immunterapi, som bruger kroppens immunsystem til at bekæmpe kræft.