Biokompatible nanopartikler modificeret med ATP kan forbedre systemisk levering af cancerimmunterapi

Purdue University-forskere udvikler og validerer patentanmeldt poly (mælke-co-glykolsyre) eller PLGA, nanopartikler modificeret med adenosintrifosfat eller ATP for at forbedre immunterapieffekterne mod ondartede tumorer.

Nanopartiklerne frigiver langsomt lægemidler, der inducerer immunogen celledød, eller ICD, i tumorer. ICD genererer tumorantigener og andre molekyler for at bringe immunceller til en tumors mikromiljø. Forskerne har knyttet ATP til nanopartiklerne, som også rekrutterer immunceller til tumoren for at igangsætte anti-tumor immunresponser.

Yoon Yeo leder et team af forskere fra College of Pharmacy, Metabolite Profiling Facility i Bindley Bioscience Center og Purdue Institute for Cancer Research for at udvikle nanopartiklerne. Yeo er associeret afdelingsleder og Lillian Barboul Thomas professor i industriel og molekylær farmaceutik og biomedicinsk teknik; hun er også medlem af Purdue Institute for Drug Discovery og Purdue Institute for Cancer Research.

Forskerne validerede deres arbejde ved at bruge paclitaxel, et kemoterapilægemiddel, der bruges til at behandle flere typer kræftformer. De fandt ud af, at tumorer voksede langsommere hos mus behandlet med paclitaxel indesluttet i ATP-modificerede nanopartikler end hos mus behandlet med paclitaxel i ikke-modificerede nanopartikler.

"Når de kombineres med et eksisterende immunterapilægemiddel, eliminerede de ATP-modificerede, paclitaxel-ladede nanopartikler tumorer i mus og beskyttede dem mod genudfordring med tumorceller," sagde Yeo.

Forskningen er blevet offentliggjort i ACS Nano .

Udfordringer til systemisk immunterapilevering

Immunterapi er en lovende tilgang til at bekæmpe kræft, men Yeo sagde, at den ikke gavner en stor population af patienter, fordi de ikke har de kraftige immunceller, der er nødvendige for at bekæmpe tumorer.

"Farmakologiske midler til at aktivere immunceller kan gives direkte til tumorer," sagde Yeo. "Så kan immunsystemet bekæmpe ikke kun de behandlede tumorer, men også ubehandlede tumorer på fjerne steder, når de aktiverede immunceller cirkulerer i blodbanen."

Yeo sagde dog, at de fleste tumorer med dårlige prognoser ikke altid er lokaliserede eller tilgængelige. Derfor kan de muligvis ikke behandles effektivt med lokal terapi. Hun og hendes team forestillede sig systemisk levering af immunterapi, men der er udfordringer.

"For vellykket systemisk administration skal aktive ingredienser, der stimulerer anti-tumor immunresponser, være til stede samtidigt i tumorer for at udøve en fælles effekt på målet," sagde Yeo. "Ingredienserne skal også opretholde deres aktivitet, indtil de når tumorer, men ikke forårsage toksiske effekter uden for målet. Desuden tilbyder de bærere, der traditionelt anvendes til lokal lægemiddellevering, begrænset anvendelighed i systemisk anvendelse, fordi de muligvis ikke er kompatible med blodkomponenter."

Yeo og hendes kolleger brugte biokompatible polymere nanopartikler til at levere immunterapiforbindelser og modificerede dem til sikkert at aktivere immunsystemet.

"Vi brugte poly (mælke-co-glykolsyre) eller PLGA, nanopartikler baseret på polymerens stærke resultater i FDA-godkendte produkter og dens rutinemæssige brug i systemisk levering af dårligt vandopløselige lægemidler," sagde Yeo.

Tests bekræftede, at de ATP-modificerede PLGA-nanopartikler blev godt tolereret i mus efter flere systemiske injektioner. De var i stand til at rekruttere dendritiske celler, de immunceller, der genkender tumorantigener og bringer specialiserede immunceller til at bekæmpe tumorer.

"Desuden blev nanopartiklerne vist at kontrollere frigivelsen af ​​paclitaxel for at minimere dets systemiske toksicitet," sagde Yeo.

De næste udviklingstrin

Yeo og hendes kolleger vil fortsætte deres arbejde med de ATP-modificerede nanopartikler.

"Vi arbejder i øjeblikket på at forbedre leveringen af ​​nanopartiklerne til tumorer og kombinere dem med andre behandlinger, der vil omgå modstanden mod den nanopartikel-leverede immunterapi," sagde Yeo. "For at finansiere disse bestræbelser vil vi ansøge om fortsat støtte fra National Institutes of Health. Vi er også åbne over for industripartnerskaber for at tage denne teknologi til klinikken."

Flere oplysninger: Soonbum Kwon et al., Systemic Delivery of Paclitaxel by Find-Me Nanopartikler Aktiverer Antitumor Immunitet og Eliminerer Tumorer, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c11445

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Purdue University