Forskere udvikler nye nanopartikler, der effektivt og selektivt dræber kræftceller

Mange kemoterapeutiske midler, der bruges til at behandle cancer, er forbundet med bivirkninger af varierende sværhedsgrad, fordi de er giftige for normale celler såvel som ondartede tumorer. Dette har motiveret søgningen efter effektive alternativer til de syntetiske lægemidler, som de fleste kræftformer i øjeblikket behandles med. Brugen af ​​calciumphosphat og citrat til dette formål har været under diskussion i nogle år nu, da de fører til celledød, når de leveres direkte ind i celler, mens deres tilstedeværelse i kredsløbet har ringe eller ingen toksisk virkning. Problemet består i at finde måder at overvinde de mekanismer, der styrer optagelsen af ​​disse forbindelser i celler, og at sikre, at forbindelserne virker selektivt på de celler, man ønsker at eliminere. Forskere ved Institut for Kemi ved LMU, ledet af Dr. Constantin von Schirnding, Dr. Hanna Engelke og prof. Thomas Bein, Rapporter nu udviklingen af ​​en klasse af nye amorfe nanopartikler, der består af calcium og citrat, som er i stand til at bryde barriererne for optagelse, og dræbe tumorceller på en målrettet måde.

Både calciumphosphat og citrat er involveret i reguleringen af ​​mange cellulære signalveje. Derfor, niveauerne af disse stoffer til stede i cytoplasmaet er stramt kontrolleret, for at undgå forstyrrelser af disse veje. Afgørende, nanopartiklerne beskrevet i den nye undersøgelse er i stand til at omgå disse regulatoriske kontroller. "Vi har fremstillet amorfe og porøse nanopartikler bestående af calciumphosphat og citrat, som er indkapslet i et lipidlag, " forklarer von Schirnding. Indkapslingen sikrer, at disse partikler let optages af celler uden at udløse modforanstaltninger. Når først de er inde i cellen, lipidlaget nedbrydes effektivt, og store mængder calcium og citrat aflejres i cytoplasmaet.

Eksperimenter med dyrkede celler viste, at partiklerne er selektivt dødelige - dræber kræftceller, men efterlader sunde celler (som også optager partikler) i det væsentlige uskadte. "Klart, partiklerne kan være meget giftige for kræftceller. Ja, vi fandt ud af, at jo mere aggressiv tumoren var, jo større dræbende effekt, siger Engelke.

Under cellulær optagelse, nanopartiklerne får en anden membranbelægning. Forfatterne af undersøgelsen postulerer, at en ukendt mekanisme - som er specifik for kræftceller - forårsager et brud på denne ydre membran, tillader indholdet af vesiklerne at lække ind i cytoplasmaet. I raske celler, på den anden side, dette yderste lag bevarer sin integritet, og vesiklerne udskilles efterfølgende intakte i det ekstracellulære medium.

"Partiklernes meget selektive toksicitet gjorde det muligt for os med succes at behandle to forskellige typer meget aggressive pleuratumorer hos mus. Med kun to doser, administreres lokalt, vi var i stand til at reducere tumorstørrelser med 40 og 70 %, henholdsvis, " siger Engelke. Mange pleuratumorer er metastaserende produkter af lungetumorer, og de udvikler sig i pleurahulen mellem lungen og brystkassen. Fordi denne region ikke er forsynet med blod, det er utilgængeligt for kemoterapeutiske midler. "I modsætning, vores nanopartikler kan indføres direkte i pleurahulen, " siger Bein. Desuden, i løbet af en to måneders behandling, ingen tegn på alvorlige bivirkninger blev påvist. Samlet set, disse resultater tyder på, at de nye nanopartikler har et stort potentiale for videreudvikling af nye behandlinger for andre former for kræft.