Undersøgelse viser, at ny inhalerbar terapi er et stort skridt fremad inden for lungekræftforskning

Lungekræft er en af ​​de mest almindelige kræftformer og har en af ​​de laveste overlevelsesrater i verden. Cytokiner, som er små signalproteiner, såsom interleukin-12 (IL-12), har vist et betydeligt potentiale som robuste tumorundertrykkere. Deres anvendelse er dog begrænset på grund af en lang række alvorlige bivirkninger.

I et papir udgivet i Nature Nanotechnology , biomedicinsk ingeniørprofessor Ke Cheng og hans forskningsgruppe demonstrerede, at brug af nanobobler, kaldet exosomer, gennem en inhalationsbehandlingsmetode kan direkte levere IL-12 messenger RNA (mRNA) til lungerne. mRNA'er er tegningerne til at producere specifikke proteiner, der deltager i en række cellulære funktioner.

Mens forskere tidligere har brugt liposomer (små fedt-baserede partikler) eller lipid nanopartikler (LNP'er) til at levere mRNA, har denne metode flere problemer, herunder mangel på vævssøgning, hvor partiklerne ikke går til målorganerne, og bekymringer vedr. den potentielle toksicitet efter langvarig eksponering. I løbet af de sidste 15 år har Chengs gruppe udviklet exosomer til brug som overlegne lægemiddelleveringsbærere i forhold til liposomer og LNP'er i specifikke indikationer.

Ny tilgang

Indtil nu har klinikere kun været i stand til at bruge IL-12 til at behandle kræft ved at injicere det direkte i tumoren eller i blodbanen. Chengs laboratorium fandt ud af, at det at lade patienten – i dette tilfælde mus – inhalere IL-12 mRNA i exosomer, ikke kun kunne levere lokalt koncentreret IL-12 til lungerne, men også bedre kunne bekæmpe kræften med minimale bivirkninger.

Inhalationsmetoden er mere effektiv til at opbygge højere koncentrationer af IL-12 lige hvor det er nødvendigt end andre måder at levere mRNA på, såsom at bruge liposomer.

"Exosomer injiceres normalt systemisk i blodbanen," sagde Cheng. "I denne nye undersøgelse viser vi, at inhalerede exosomer effektivt kan nå lungerne og levere en anti-lungekræftlast, IL-12 mRNA. Dette er et stort skridt fremad i at fremme udviklingen af ​​nye inhalerbare lægemidler til behandling af lungekræft, som har en af ​​de laveste femårs overlevelsesrater i verden."

Forvandler immunceller til kraftfulde forsvarere

Indånding af nanoboblerne med IL-12-planen kan kickstarte lungeimmuncellerne og gøre dem til kraftfulde forsvarere, der er udstyret til at frigive stoffer, der direkte målretter og ødelægger tumorceller. Derudover hjælper IL-12 med at træne disse immunceller til at "huske" tumorcellernes unikke egenskaber. Som et resultat, hvis tumoren forsøger at angribe igen, er disse velinformerede immunceller klar til at genkende og eliminere tumoren hurtigt.

Derudover kan disse superladede immunceller sprede deres nyfundne viden til andre utrænede immunceller i hele kroppen, hvilket skaber en hær af forsvarere. Dette betyder, at selvom tumorceller forsøger at sprede sig ud over deres oprindelige placering, som lungerne, kan disse præparerede immunceller spotte og udslette dem, hvilket tilbyder et kropsdækkende forsvarssystem mod kræft.

Musene, der inhalerede denne terapi, udviste lungetumorundertrykkelse såvel som øget modstand mod genudfordring af tumorer.

Denne strategi skiller sig ud som et potent IL-12 mRNA-leveringssystem til lungemikromiljøet, siger forskerne, og kombinerer enkelhed med effektivitet mod primære tumorer og metastaser. Sammenlignet med andre nanopartikelkontroller øger exosomer IL-12-ekspression med mildnet toksicitet. Og patienter vil sandsynligvis være meget gladere for blot at inhalere det terapeutiske middel frem for at modtage intratumorale injektioner.

Chengs gruppe arbejder nu sammen med Columbia University Irving Medical Centers onkologer for at oversætte deres resultater til klinikken til gavn for lungekræftpatienter.

Flere oplysninger: Mengrui Liu et al., Inhalerbar ekstracellulær vesikellevering af IL-12 mRNA til behandling af lungekræft og fremme systemisk immunitet, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01580-3

Leveret af Columbia University School of Engineering and Applied Science