Guld nanopartikler og lys kunne smelte venøse misdannelser væk

Venøse misdannelser - væv, der hovedsageligt består af unormalt formede vener - er ofte vanskelige at behandle, især når de er placeret i følsomme områder som øjne, ansigt og genitourinære organer. I de værste tilfælde er læsionerne skæmmende og kan knuse eller blokere omgivende væv, forårsage blødning og koagulering, forstyrre vejrtrækningen eller synet eller forringe cirkulationen.

Katie Ladlie, 25, har været der. Hendes læsioner påvirker forskellige dele af hendes krop, men mest alvorligt hendes venstre ben. Som barn kom hun til Vascular Anomalies Center på Boston Children's Hospital fra Missouri til flere behandlinger. Disse hjalp med at indeholde nogle af hendes mindre læsioner, men ikke så meget hendes forværrede venstre ben, som blev forstørret og smertefuldt, da blod samlede sig i de unormale vener og beskadigede hendes knæled.

Til sidst kunne hun ikke længere gå og var ude af muligheder. I en alder af 12, da hun ville dyrke sport, valgte hun at få sit ben amputeret på sit hjemmehospital i Missouri. Med brug af en protese ville dette give hende mulighed for at være mere aktiv og mobil.

Oprettelse af en ny løsning til venøse misdannelser

På grund af risikoen for blødning kan misdannelser som Ladlies ofte ikke sikkert behandles kirurgisk. Skleroterapi hjalp med nogle af Ladlies mindre læsioner. Men det kan være teknisk anderledes at udføre, kan også føre til blødning og fungerer ofte ikke godt, siger Steven Fishman, MD, der er medleder for Vascular Anomalies Center og var en af ​​Ladlies oprindelige læger. Og den tilgængelige medicin stopper kun misdannelser i at vokse, forårsager ofte bivirkninger og skal tages på ubestemt tid.

Ladlies sag – og andre lignende – har inspireret Boston Children's forskere til at blive ved med at søge efter nye løsninger. En, beskrevet for nylig i tidsskriftet Nano Letters , ser særligt lovende ud.

For flere år siden stødte pædiatrisk intensivist og anæstesiolog Daniel Kohane, MD, Ph.D., og hans daværende kollega Kathleen "Kate" Cullion, MD, Ph.D., på en teenager på intensivafdelingen med en alvorlig venøs på størrelse med basketball misdannelser, der påvirker hendes lår og ben. Kohane leder Laboratory for Biomaterials and Drug Delivery (LBDD) på Boston Children's, og han og Cullion spekulerede på, om laboratoriet kunne hjælpe.

De fik en idé til en ny tilgang fra en anden patient med en lymfatisk misdannelse, som havde en kontrastfarveundersøgelse for bedre at se karrene. "Farvestoffet var stadig i misdannelsen to måneder efter undersøgelsen," fortæller Kohane. "Farvestoffet bestod af nanopartikler, der glider gennem normale blodkar. Men de unormale kar var utætte, og partiklerne samlede sig der. Kate og jeg sagde:'Jeg spekulerer på, om det samme ville ske med venøse misdannelser'."

Denne tendens til, at lægemidler diffunderer ud af misdannede, utætte kar ind i omgivende væv, kan gøre det muligt for et lægemiddel at akkumulere, hvor det er nødvendigt, ræsonnerede de. Dette ville øge effektiviteten og give mulighed for højere doser, men alligevel forhindre virkninger uden for mål andre steder i kroppen.

Nanopartikler plus fototerapi formindsker misdannelser

Kohane og Cullion brugte mus med biokonstruerede netværk af menneskelige kar, der modellerede venøse misdannelser, udviklet i laboratoriet hos Juan Melero-Martin, Ph.D. De gav musene intravenøse injektioner af nanopartikler og sporede partiklernes fordeling i kroppen.

"Vi beviste, at man kunne få nanopartikler til fortrinsvis at akkumulere i de unormale kar," siger Cullion, som nu er en deltagende intensivist og assisterende direktør for LBDD.

I deres seneste arbejde testede de en nanopartikel-baseret fototermisk terapi i en musemodel af venøse misdannelser. Først injicerede de musene intravenøst ​​med guldnanopartikler, som ophobede sig i misdannelserne. Dernæst bestrålede de de nanopartikelfyldte læsioner med nær-infrarødt lys. De bestrålede guldpartikler genererede varme, hvilket reducerede misdannelserne dramatisk og nogle gange eliminerede dem fuldstændigt.

Kohane blev blæst væk. "Musene havde nogle venøse misdannelser dobbelt så stor som en ærts diameter, og to dage senere var der intet."

En første-i-menneske-prøve?

Med dette principbevis og tidlige bevis for sikkerhed har Kohane, Cullion og kirurgisk kollega Claire Ostertag-Hill, MD, ansøgt om patent på teknologien - den første brug af nanomedicin til behandling af vaskulære anomalier. Kohane mener, at det kunne komme til klinikken relativt hurtigt, da kliniske forsøg allerede bruger en lignende tilgang til kræft.

"Jeg tror, ​​at denne behandling vil være fantastisk til mere komplekse vaskulære anomalier eller dem på vanskelige steder," siger Ostertag-Hill. "Store anomalier kan kræve flere behandlinger, men i det mindste kan denne tilgang formindske dem og gøre operation mindre risikabel. Hos meget komplekse patienter kan den bruges sammen med andre procedurer."

Fishman, der som øverste kirurg har styret kolleger til Kohane-laboratoriet, støtter helhjertet fremad. "Så snart de har yderligere validering i dyr og institutionel og regulatorisk godkendelse, har vi masser af patienter, der vil melde sig til at være det første menneske, der behandles, fordi de ikke har andre gode muligheder, eller andre muligheder har fejlet," siger han. "Dette arbejde er innovativt og vil forhåbentlig gøre en forskel."

Ladlie er også håbefuld om forskningen. I dag er hun et aktivt medlem af det amerikanske slædehockeyhold for kvinder – hun spiller lavt på isen med hockeystave, der fordobles som ispinde. Hun har et nyt job på Spaulding Rehabiliteringshospital, hvor hun giver adaptive sportsmuligheder til mennesker med handicap.

Selvom hun nu er voksen, ser hun læger på Boston Children's igen på grund af deres omfattende viden om vaskulære anomalier. "Jeg er så begejstret for al den nye forskning og uddannelse, der er kommet ud med venøse misdannelser," siger hun.

Flere oplysninger: Kathleen Cullion et al., Ablation of Venous Misformations by Photothermal Therapy with Intravenous Gold Nanoshells, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01945

Journaloplysninger: Nano-bogstaver

Leveret af Children's Hospital Boston