Nanomedicin krydser ind i hjernen, udrydder tilbagevendende hjernekræft hos mus

En ny syntetisk protein-nanopartikel, der er i stand til at glide forbi den næsten uigennemtrængelige blod-hjerne-barriere, kunne levere kræftdræbende lægemidler direkte til ondartede hjernetumorer, viser ny forskning fra University of Michigan.

Undersøgelsen er den første til at demonstrere en intravenøs medicin, der kan krydse blod-hjerne-barrieren.

Opdagelsen, påvist i mus, kunne muliggøre nye kliniske terapier til behandling af glioblastom, den mest almindelige og aggressive form for hjernekræft hos voksne, og en, hvis forekomst er stigende i mange lande. Dagens mediane overlevelse for patienter med glioblastom er omkring 18 måneder; den gennemsnitlige 5-årige overlevelsesrate er under 5%.

I kombination med stråling, U-M-teamets intravenøst ​​injicerede terapi førte til langtidsoverlevelse hos syv ud af otte mus. Da de syv mus oplevede en gentagelse af glioblastom, deres immunrespons satte ind for at forhindre kræftens genvækst – uden yderligere terapeutiske lægemidler eller andre kliniske behandlinger.

"Det er stadig lidt af et mirakel for os, " sagde Joerg Lahann, Wolfgang Pauli kollegiale professor i kemiteknik og en co-senior forfatter på papiret, som optræder i Naturkommunikation . "Hvor vi ville forvente at se nogle niveauer af tumorvækst, de blev bare ikke dannet, da vi genudfordrede musene. Jeg har arbejdet i dette felt i mere end 10 år og har ikke set noget lignende."

Resultaterne tyder på, at U-M-teamets kombination af terapeutiske lægemidler og nanopartikelleveringsmetoder ikke kun udryddede den primære tumor, men resulterede i immunologisk hukommelse, eller evnen til hurtigere at genkende - og angribe - tilbageværende maligne kræftceller.

"Dette er et stort skridt mod klinisk implementering, " sagde Maria G. Castro, RC Schneiders kollegiale professor i neurokirurgi og en co-senior forfatter på papiret. "Dette er den første undersøgelse, der demonstrerer evnen til at levere terapeutiske lægemidler systemisk, eller intravenøst, som også kan krydse blod-hjerne-barrieren for at nå tumorer."

Fem år siden, Castro vidste, hvordan hun ville målrette mod glioblastom. Hun ønskede at stoppe et signal, som kræftceller sender ud, kendt som STAT3, at narre immunceller til at give dem sikker passage i hjernen. Hvis hun kunne lukke den vej med en inhibitor, kræftcellerne ville blive udsat, og immunsystemet kunne eliminere dem. Men hun havde ikke en måde at komme forbi blod-hjerne-barrieren.

Hun deltog i en workshop på Biointerfaces Institute, som Lahann leder, og de to diskuterede problemet. Lahanns team begyndte at arbejde på en nanopartikel, der kunne føre en STAT3-hæmmer forbi blod-hjerne-barrieren.

Et protein kaldet humant serumalbumin, som er til stede i blodet, er et af de få molekyler, der kan krydse blod-hjerne-barrieren, så Lahanns team brugte det som den strukturelle byggesten til deres nanopartikler. De brugte syntetiske molekyler til at binde disse proteiner sammen og knyttede derefter STAT3-hæmmeren og et peptid kaldet iRGD, som fungerer som en tumor-målsøgningsanordning.

I løbet af tre uger, en gruppe mus modtog flere doser af den nye nanomedicin, forlænger musens mediane overlevelse til 41 dage, op fra 28 dage for ubehandlede. Efter den succes, holdet udførte en anden museundersøgelse med stoffet sammen med nutidens nuværende standard for pleje:fokuseret strålebehandling. Syv af de otte mus nåede langtidsoverlevelse og virkede fuldstændig tumorfri, uden tegn på ondartet, invasive tumorceller.

Forskerne siger, at deres syntetiske protein-nanopartikler kunne adopteres, efter yderligere udvikling og præklinisk testning, at levere andre småmolekylære lægemidler og terapier til i øjeblikket "uhæmmelige" solid-baserede tumorer.

Papiret, "Systemisk hjernetumorlevering af syntetiske proteinnanopartikler til glioblastomterapi, " vises i Naturkommunikation .