Ett immunterapiläkemedel inbäddat i en hydrogel med långsam frisättning som uppfunnits vid Rice University i samarbete med University of Texas Health Science Center i Houston (UTHealth) verkar vara mycket effektivt för att döda cancerceller.

STINGel kombinerar en ny klass av immunterapiläkemedel som kallas stimulator av interferongen (STING) agonister med en injicerbar hydrogel som frisätter läkemedlet i en jämn dos för att aktivera immunsystemet för att döda cancerceller. Det utvecklades av Rice-labbet av kemisten och bioingenjören Jeffrey Hartgerink och Rice-alun Simon Young, en biträdande professor i mun- och käkkirurgi vid UTHealth.

I kliniska prövningar, immunterapiläkemedel har visat starka förmåga att bekämpa cancer. Forskning har också funnit att läkemedlen spolas snabbt från kroppen, och nuvarande försök kräver flera injektioner.

Den nya forskningen, som beskrivs i detalj Biomaterial , visade att peptidgeler med långsam frisättning kontinuerligt kunde leverera immunterapiläkemedel till tumörställen under långa tidsperioder.

Hartgerink är en pionjär inom utvecklingen av självmonterande multidomain peptide (MDP) hydrogeler, som efterliknar kroppens extracellulära matris för att uppmuntra tillväxten av celler och kärlsystem för vävnadsreparation. Hydrogelen injiceras som en vätska, blir halvfast inuti kroppen och bryts långsamt ned med tiden.

Hydrogelen i den nya studien är också välkomnande för celler, men när inkräktarna är cancerceller, de har problem. Immunterapiläkemedel som kallas cykliska dinukleotider (CDN) väntar på dem inuti gelén.

Hartgerink, professor i kemi och bioteknik, sade att koncentrationen av CDN i hydrogelen är viktig.

"Den normala metoden för CDN-leverans är enkel injektion, men detta leder till mycket snabb spridning av läkemedlet i hela kroppen och minskar dess koncentration på tumörstället till mycket låga nivåer, " sa han. "Med samma mängd CDN, STINGel-metoden tillåter att koncentrationen av CDN nära tumören förblir mycket högre under långa tidsperioder."

STINGel studerades både i labbkulturer och in vivo. För in vivo-delen, sex grupper om 10 gnagare vardera behandlades med enbart CDN, kontrollera kollagener ensamma eller med CDN, MDP enbart eller STINGel (CDN plus MDP). Endast en av 10 CDN- eller kollagen plus CDN-djur överlevde 105 dagar, men sex av 10 djur som behandlats med STINGel överlevde. Dessa visade sig också vara resistenta mot ytterligare implantation av cancerceller, vilket betyder att deras immunsystem tränades för att framgångsrikt identifiera och förstöra både den existerande cancern och framtida förekomst av den cancern, sa Hartgerink.

Laboratoriet testade mer vanliga hydrogeler men fann att de inte kunde ge samma kontrollerade frisättning och inte heller ge en ytterligare fördel jämfört med CDN-behandling sett i kliniska prövningar. "MDP-hydrogelen ger en unik miljö för frisättning av CDN som andra geler helt enkelt inte kan matcha, " sa Hartgerink.

"CDN vi använde i denna studie är för närvarande i kliniska prövningar, " sa han. "Vi tror att vår STINGel-metod har potential att avsevärt bredda omfattningen av detta kraftfulla immunterapiläkemedel till ett större utbud av resistenta cancerformer."