Undersøgelse afslører lovende udvikling inden for kræftbekæmpende nanoteknologier

En ny undersøgelse udført af Wilhelm Lab ved University of Oklahoma undersøger en lovende udvikling inden for biomedicinsk nanoteknik. Udgivet i Advanced Materials , undersøger undersøgelsen nye resultater om transport af kræft nanomedicin til solide tumorer.

En hyppig misforståelse om mange ondartede solide tumorer er, at de kun består af kræftceller. Faste tumorer omfatter dog også sunde celler, såsom immunceller og blodkar. Disse blodkar er motorveje til transport af næringsstoffer, som tumorer har brug for for at vokse, men de kan også være en vej til medicinlevering, herunder for nanomedicin mod kræft.

Blodkar og endotelcellerne i dem er den transportmetode, der er undersøgt i det nye studie ledet af Lin Wang, Ph.D., som var en postdoktoral forskningsmedarbejder i Wilhelm Lab, mens han udførte undersøgelsen og er den første forfatter til offentliggørelse. Endotelceller beklæder blodkarrene og styrer udvekslingen mellem blodbanen og omgivende væv. Disse celler er den første barriere, som nanoteknologierne støder på i processen med at blive transporteret ind i tumorer.

Forskerne fandt ud af, at endotelceller i brystkræfttumorer er to gange mere tilbøjelige til at interagere med medicinbærende nanopartikler end endotelceller i sundt brystvæv. Wang sagde, at tumorendotelcellerne har flere transportegenskaber end de raske endotelceller, hvilket gør dem til ideelle kanaler.

"Hvis du ved, at den samme celletype i tumorvæv er to gange mere tilbøjelig til at interagere med dine lægemiddelbærere end i sundt væv, så burde du i teorien være i stand til at målrette disse celler for at få endnu flere nanopartikler leveret ind i tumoren, " sagde Stefan Wilhelm, Ph.D., lektor ved Stephenson School of Biomedical Engineering og tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

Forskningen blev udført på endotelceller isoleret fra brystkræftvæv og isoleret fra sundt brystvæv. De næste trin for forskningen vil involvere at undersøge, hvordan nanopartiklerne reagerer i sammenhæng med hele vævsarkitekturen.

"Eksperimenter på cellekulturniveau er kun så gode til at forsøge at rekapitulere, hvad der sker i kroppen," sagde Wilhelm. "I samarbejde med kolleger på OU Health Sciences håber vi at få fingrene i ikke bare celler, men hele tumorvævet."

Forskerholdet arbejder sammen med Stephenson Cancer Center om at oprette en etisk protokol, der giver laboratoriet adgang til lagrede prøver af kræftvæv i stedet for blot isolerede celler. Wilhelm Lab er fokuseret på at studere nanomedicin og bruge nanopartikler til lægemiddellevering og diagnostik. Især er holdet interesseret i at studere leveringen af ​​lægemidler til solidt tumorvæv.

Fra et ingeniørmæssigt perspektiv er en unik fordel ved at bruge nanopartikler til lægemiddellevering, at de er små og fleksible nok til at blive designet som direkte leveringsmidler. I laboratoriemiljøer er nanopartiklerne ofte designet som små kugler og fyldt med de nødvendige lægemidler. Derefter administreres de i klinikker ofte intravenøst ​​til patienter. Disse lægemidler cirkulerer gennem blodbanen, og nogle af dem kommer ind i tumoren.

Der er udfordringer forbundet med denne type medicintransport. Den ene er, at disse nanopartikler cirkulerer i hele kroppen, og følgelig ophobes de i andre organer - kaldet organer uden for mål - såsom lever, milt og nyrer. Da disse organer filtrerer blod, fjerner de nanopartiklerne, som ofte betragtes som fremmedlegemer af kroppen.

Området for nanomedicin har eksisteret i mere end 40 år, og der er titusindvis af publikationer om brug af nanopartikler til behandling af kræftformer i det prækliniske stadium. Men der er en afbrydelse mellem antallet af prækliniske publikationer og antallet af FDA-godkendte formuleringer af nanopartikler, som faktisk bruges i klinikker.

Af disse godkendte formuleringer bruges en del til solide tumorer, og de fleste behandler flydende tumorer, såsom leukæmi. Wilhelm spekulerer i, at dette delvist skyldes, at der mangler fuld forståelse for, hvordan nanopartikelleveringsprocessen fungerer.

"Og hvis du ikke forstår noget fuldt ud, er det svært at udvikle løsninger på disse problemer," sagde Wilhelm.

"Forskere er begyndt at gå tilbage til det grundlæggende i nanomedicinsk udvikling for at forstå oversættelsen fra det prækliniske til det kliniske rum. Vores laboratorium ønsker at fokusere på disse fundamentale elementer for bedre at forstå feltet og leveringsmekanismerne specifikt. Hvis vi forstår disse grundlæggende kan vi bidrage endnu mere til feltet," sagde Wang.

Ifølge Wilhelm er det næste store spørgsmål dette:nu hvor laboratoriet har kvantificeret og vist, at endotelceller er mere tilbøjelige til at interagere med og transportere disse nanomedicin, hvordan kan denne transport gøres mere effektiv og specifik for at fremme kliniske kræftbehandlinger? Efterhånden som disse spørgsmål besvares, vil mulighederne for fremtidige fremskridt inden for kræftsundhedspleje vokse.

"Vi ridser bare i overfladen ved at bruge brystkræft som vores model for kræftsystem, men vores resultater kan også være relevante for andre typer solide tumorer," sagde Wilhelm.

Flere oplysninger: Lin Wang et al., Primary Human Breast Cancer-Associated Endothelial Cells favoriserer interaktioner med nanomedicin, avancerede materialer (2024). DOI:10.1002/adma.202403986

Journaloplysninger: Avanceret materiale

Leveret af University of Oklahoma