Ny nanoteknologi, der er fundet at forbedre kampen mod tyktarmskræft og melanom

Forskere fra University of Arizona Health Sciences afsluttede for nylig en undersøgelse, der har potentialet til at forbedre kræftbehandlingen for tyktarmskræft og melanom ved at bruge nanoteknologi til at levere kemoterapi på en måde, der gør den mere effektiv mod aggressive tumorer. Resultaterne blev offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi.

"Jeg har altid været interesseret i at udnytte den iboende immunitet til at bekæmpe kræft, " sagde Jianqin Lu, BPharm, Ph.d., assisterende professor i farmaceutik og farmakokinetik i UArizona College of Pharmacys afdeling for farmakologi og toksikologi og associeret medlem af UArizona Cancer Center. "For at gøre dette på en sikker og effektiv måde, nanoteknologi kommer i spil på grund af dens evne til at forbedre lægemiddelbevægelse og terapeutisk effekt, samt potentialet til at reducere systemiske toksiciteter. Mit håb er, at disse innovative nanoterapeutiske midler og terapeutiske regimer i sidste ende vil hjælpe kræftpatienter med at bekæmpe kræftsygdomme mere effektivt og sikkert."

Immunterapier hjælper med at booste immunsystemets evne til at bekæmpe kræftceller. Immunkontrolpunkter er regulatorer af immunsystemet, som er afgørende for at forhindre kroppen i at angribe raske celler vilkårligt. Nogle typer kræft omgår disse kontrolpunkter, lader kræftceller undgå påvisning og fortsætte med at sprede sig. Immun checkpoint blokade (ICB) er en nyere terapi, der i det væsentlige kan "frigøre bremserne" på immunsystemet og hjælpe kroppen med at kæmpe tilbage.

ICB-terapier er effektive mod nogle typer kræft, men de virker ikke for alle patienter. For eksempel, kun cirka 4 % af patienter med tyktarmskræft, den anden førende årsag til kræftrelaterede dødsfald i USA, vil reagere på ICB-terapi, Dr. Lu sagde.

Nyere forskning har fokuseret på måder at øge styrken af ​​ICB-terapier ved at kombinere dem med kemoterapeutiske midler såsom camptothecin. Selvom camptothecin er potent, den er også ustabil, har dårlig opløselighed i vand og kan have alvorlige bivirkninger for raske celler.

Dr. Lu og forskerholdet skabte den første nanoterapeutiske platform af sin art til at overvinde disse forhindringer. Ved at bruge en nanoteknologisk leveringsmetode, forskere forbedrede camptothecins evne til at synergi med ICB-terapier, gør dem mere effektive mod aggressive tumorer.

"For at gøre en mere effektiv ICB-terapi, vi har udviklet en nanoterapeutisk platform, der kan skifte tumorerne fra 'immun-kolde' til 'immun-varme, '" sagde Dr. Lu, som også er medlem af BIO5 Instituttet og Southwest Environmental Health Sciences Center. "Som resultat, denne nanoterapeutiske platform var i stand til at øge effektiviteten af ​​ICB-terapien til at udrydde en stor del af de tidlige stadier af kolorektale cancertumorer og samtidig aktivere kroppens hukommelsesimmunitet, forebyggelse af tumorgentagelse."

Holdet knyttede camptothecin til sphingomyelin, et naturligt forekommende lipid fundet på overfladen af ​​celler. Kombinationen af ​​de to molekyler til en nanovesikel kaldet camptothesome stabiliseret camptothecin, forbedre dets effektivitet og mindske systemiske toksiciteter. Den nanoteknologiske leveringsmetode forbedrede også tumoroptagelsen af ​​camptothesomen i en gnavermodel, hvor det trængte dybt ind i tumoren med effektiv frigivelse af kemoterapien.

Dr. Lu og forskerholdet skabte derefter en måde at indlæse en immun checkpoint-hæmmer målrettet mod et af de vigtigste checkpoints, indolamin 2, 3-dioxygenase (IDO1), inde i camptothesomes. Når det kombineres med inhibitorer rettet mod andre immunkontrolpunkter kendt som PD-L1 og PD-1, denne nanoterapeutiske strategi eliminerede en betydelig del af klinisk vanskelige at behandle sent metastaserende kolorektal cancer og melanom tumorer, bane vejen for videre studier.

Forskerne bemærker, at deres nanoteknologiske platform kan bruges til at levere en række kræftterapier, og det har et betydeligt forspring i lægemiddeludviklingspipelinen, da det er afledt af sphingomyelin, et lipid, der allerede er godkendt af U.S. Food and Drug Administration.

Dr. Lu håber at samarbejde med onkologer på UArizona Cancer Center for yderligere at optimere det nanoterapeutiske system for at gøre det velegnet til et tidligt klinisk forsøg.