Lægemiddelleveringsteknik med karmålrettede guldnanopartikler viser voksende løfter for behandling af hjernekræft

En teknik udviklet af University of Texas i Dallas og UT Southwestern Medical Center-forskere til at levere medicin gennem blod-hjerne-barrieren har vist lovende i et præklinisk studie til behandling af glioblastom, den mest almindelige kræft i hjernen hos mennesker.

Forskerne demonstrerede metoden i mus i en undersøgelse offentliggjort i Nature Communications .

Glioblastom er en aggressiv hjernekræft, der rammer omkring 12.000 mennesker årligt i USA; patienter har en median overlevelse på 15 til 18 måneder efter diagnosen. Nuværende behandlinger, som omfatter kirurgi, kemoterapi og stråling, er stort set ineffektive. Det er svært at få kemoterapi ind i glioblastom-tumorer, fordi de fleste medicin ikke passerer gennem blod-hjerne-barrieren, som er en unik egenskab ved blodkar i hjernen, der begrænser og aktivt forhindrer stoffer i blodbanen i at nå hjerneparenkymet.

Barrieren fungerer som et meget selektivt filter og en beskyttende barriere for hjernen, sagde medkorresponderende forfatter til undersøgelsen Dr. Zhenpeng Qin, lektor i maskinteknik og stipendiat, Eugene McDermott professor ved Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.

"Den største udfordring ved at behandle enhver hjernesygdom er denne barriere. Den er fantastisk; den er kun en mikron tyk, men den forhindrer 98% af molekylerne i at komme ind i hjernen," sagde Qin. Til sammenligning er diameteren af ​​menneskehår 70 mikron.

Qin samarbejdede med UT Southwestern-kolleger Dr. Robert Bachoo, medkorresponderende forfatter og lektor i neurologi og intern medicin, og Dr. Elizabeth Maher, professor i intern medicin og neurologi. Forskningen involverede gensplejsede mus, der havde mutationer fundet i humane glioblastompatienter.

Qins lægemiddelleveringsmetode er afhængig af samlevering af medicin med karmålrettede guldnanopartikler, som sprøjtes ind i blodbanen. Fra en ekstern kilde påfører forskere korte laserimpulser, som passerer gennem musekraniet og aktiverer guldnanopartiklerne. Denne aktivering genererer termomekaniske bølger og gør kortvarigt blod-hjerne-barrieren permeabel, hvilket gør det muligt for medicin at nå sit mål. I deres eksperimenter brugte forskere paclitaxel, et kemoterapilægemiddel, der bruges til at behandle ovarie-, bryst- og lungekræft, som blev forladt til potentiel brug mod hjernekræft, fordi lægemiddelmolekylet i sig selv ikke krydser barrieren.

Undersøgelsen viste, at den nye tilgang overvandt barrieren, selvom der vil være behov for mange års forskning, før metoden kan testes på mennesker. Yderligere prækliniske undersøgelser er i gang.

"Tumorerne krympede i størrelse, og vi udvidede overlevelsen med mere end 50%," sagde Qin. "Vi håber, at dette vil føre til udvidede terapeutiske muligheder for behandling af sygdomme i hjernen og centralnervesystemet."

Flere oplysninger: Qi Cai et al., Optisk blod-hjerne-tumor-barrieremodulation udvider terapeutiske muligheder for behandling af glioblastom, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40579-1

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Texas i Dallas