• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Nanopartiklar som bär två läkemedel kan passera blod-hjärnbarriären och krympa glioblastomtumörer

    MIT-forskare har designat nanopartiklar för hjärntumör som kan bära två olika läkemedel, en i kärnan och en i det yttre skalet. Upphovsman:Stephen Morton

    Glioblastoma multiforme, en typ av hjärntumör, är en av de svåraste att behandla cancer. Endast en handfull läkemedel är godkända för behandling av glioblastom, och medellivslängden för patienter som diagnostiserats med sjukdomen är mindre än 15 månader.

    MIT-forskare har nu tagit fram en ny nanopartikel som levererar läkemedel som kan erbjuda ett bättre sätt att behandla glioblastom. Partiklarna, som bär två olika droger, är utformade så att de enkelt kan passera blod-hjärnbarriären och binda direkt till tumörceller. Ett läkemedel skadar tumörcellernas DNA, medan den andra stör systemcellerna normalt använder för att reparera sådana skador.

    I en studie av möss, forskarna visade att partiklarna kunde krympa tumörer och förhindra att de växer tillbaka.

    "Det unika här är att vi inte bara kan använda denna mekanism för att komma över blod-hjärnbarriären och rikta tumörer mycket effektivt, vi använder den för att leverera denna unika läkemedelskombination, säger Paula Hammond, en David H. Koch professor i teknik, chef för MIT:s avdelning för kemiteknik, och medlem i MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research.

    Hammond och Scott Floyd, en tidigare klinisk utredare vid Koch Institute som nu är docent i strålningsonkologi vid Duke University School of Medicine, är tidningens författare, som visas i Naturkommunikation . Tidningens huvudförfattare är Fred Lam, forskare vid Koch Institute.

    Inriktning på hjärnan

    Nanopartiklarna som används i denna studie är baserade på partiklar som ursprungligen designades av Hammond och tidigare MIT -doktoranden Stephen Morton, som också är författare till den nya artikeln. Dessa sfäriska droppar, känd som liposomer, kan bära ett läkemedel i sin kärna och det andra i sitt feta yttre skal.

    För att anpassa partiklarna för att behandla hjärntumörer, forskarna var tvungna att hitta ett sätt att få dem över blod-hjärnbarriären, som separerar hjärnan från cirkulerande blod och hindrar stora molekyler från att komma in i hjärnan.

    Forskarna fann att om de belagde liposomerna med ett protein som kallas transferrin, partiklarna kunde passera genom blod-hjärnbarriären med liten svårighet. Vidare, transferrin binder också till proteiner som finns på ytan av tumörceller, låta partiklarna ackumuleras direkt på tumörstället samtidigt som friska hjärnceller undviks.

    Detta riktade tillvägagångssätt möjliggör leverans av stora doser kemoterapimedicin som kan ha oönskade biverkningar om de injiceras i hela kroppen. Temozolomide, som vanligtvis är det första kemoterapimedicinet som ges till patienter med glioblastom, kan orsaka blåmärken, illamående, och svaghet, bland andra biverkningar.

    Bygga på tidigare arbete från Floyd och Yaffe på tumörernas DNA-skadesvar, forskarna förpackade temozolomid i liposomernas inre kärna, och i det yttre skalet inbäddade de ett experimentellt läkemedel som kallades en bromodomainhibitor. Bromodomainhämmare tros störa cellernas förmåga att reparera DNA -skador. Genom att kombinera dessa två läkemedel, forskarna skapade en en-två slag som först stör tumörcellernas DNA-reparationsmekanismer, startar sedan en attack på cellernas DNA medan deras försvar är nere.

    Forskarna testade nanopartiklarna hos möss med glioblastomtumörer och visade att efter att nanopartiklarna nått tumörstället, partiklarnas yttre skikt försämras, frigöring av bromodomainhämmaren JQ-1. Ungefär 24 timmar senare, temozolomid frigörs från partikelkärnan.

    Forskarnas experiment avslöjade att läkemedelslevererande nanopartiklar belagda med transferrin var mycket effektivare vid krympning av tumörer än antingen obestrukna nanopartiklar eller temozolomid och JQ-1 injicerade i blodet på egen hand. Mössen som behandlats med de transferrinbelagda nanopartiklarna överlevde dubbelt så länge som möss som fick andra behandlingar.

    "Detta är ännu ett exempel där kombinationen av nanopartikelleverans med läkemedel som involverar DNA-skadesvaret kan användas framgångsrikt för att behandla cancer, "säger Michael Yaffe, en David H. Koch professor i vetenskap och medlem av Koch Institute, som också är författare till tidningen.

    Nya terapier

    I musstudierna, forskarna fann att djur som behandlats med de riktade nanopartiklarna upplevde mycket mindre skador på blodkroppar och andra vävnader som normalt skadas av temozolomid. Partiklarna är också belagda med en polymer som kallas polyetylenglykol (PEG), som hjälper till att skydda partiklarna från att upptäckas och brytas ned av immunsystemet. PEG och alla andra komponenter i liposomerna är redan FDA-godkända för användning hos människor.

    "Vårt mål var att ha något som lätt kan översättas, genom att använda enkla, redan godkända syntetiska komponenter i liposomen, "Lam säger." Detta var verkligen en proof-of-concept studie [som visar] att vi kan leverera nya kombinationsbehandlingar med hjälp av ett riktat nanopartikelsystem över blod-hjärnbarriären. "

    JQ-1, bromodomainhämmaren som används i denna studie, skulle troligen inte vara väl lämpad för mänskligt bruk eftersom dess halveringstid är för kort, men andra bromodomainhämmare är nu i kliniska prövningar.

    Forskarna räknar med att denna typ av nanopartikeltillförsel också kan användas med andra cancerläkemedel, inklusive många som aldrig har prövats mot glioblastom eftersom de inte kunde komma över blod-hjärnbarriären.

    "Eftersom det finns en så kort lista över läkemedel som vi kan använda i hjärntumörer, ett fordon som skulle tillåta oss att använda några av de vanligare kemoterapiregimerna i hjärntumörer skulle vara en riktig spelväxlare, "Säger Floyd." Kanske kan vi hitta effektivitet för mer standardiserade kemoterapier om vi bara kan få dem till rätt plats genom att arbeta runt blod-hjärnbarriären med ett verktyg som detta. "


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com