För effektiv cancerbehandling med få biverkningar, det aktiva läkemedlet bör selektivt uppnå hög koncentration i tumören. I journalen Angewandte Chemie , forskare har introducerat ett nytt tillvägagångssätt, där två synergistiska läkemedelskomponenter kombineras till en dimer. Denna dimer kan införlivas i polymera nanotransportörer i exceptionellt hög koncentration. Komponenterna aktiveras när dimeren delas i tumören. Dessutom, de möjliggör användning av två olika bildtekniker.

Polymeriska miceller är de viktigaste nanotransportörerna som används vid behandling av tumörer. Trots förbättrade transportsystem, många utmaningar måste fortfarande övervinnas:otillräcklig lastning, för tidig frisättning av läkemedlet, ingen förmåga att övervaka distributionen av läkemedlet, och begränsad ackumulering av läkemedlet i tumörvävnaden. Longjiang Zhang, Guizhi Zhu, Xiaoyuan Chen, och deras team har närmat sig dessa problem från andra hållet. Istället för att förbättra transportören, de förbättrade lasten.

Forskarna från National Institutes of Health i Bethesda, USA, och Nanjing University, Kina, har använt ett enkelt men effektivt knep:de kopplade ihop två droger, camptothecin och en speciell fotosensibilisator, att göra en dimer. Miceller kan mycket effektivt lastas med en ovanligt stor del av den dimera frakten (59%). Dimererna är mindre hydrofila än deras individuella komponenter, vilket gör att de lättare kan införas i det hydrofoba inre av micellerna. Av samma anledning, dimererna lämnar inte micellerna när de färdas genom blodkärlen. Detta minskar oönskade biverkningar.

Båda komponenterna i den initialt inaktiva dimeren är anslutna med en disulfidbrygga som bara kan brytas av en glutationberoende reaktionskaskad. Glutation är ett litet protein som finns i hög koncentration i många tumörer. Båda läkemedlen aktiveras först efter att dimer har delats in i tumörcellerna.

När tumörområdet bestrålas med laserljus, fotosensibilisatorn omvandlar normalt syre till mycket reaktivt singlettsyre, som skadar cellen och orsakar syrebrist. Kamptotecin hämmar faktor 1α, som hjälper cellerna att motstå syrebrist. Detta ökar den cytotoxiska effekten av fotosensibilisatorn. En annan effekt av kamptotecin är att det skadar tumörcellernas DNA.

Dessutom, fotosensibiliseraren är ett fluorescerande färgämne och det kan binda radioisotopen koppar-64, som möjliggör visualisering med både fluorescensavbildning och positronemissionstomografi (PET). Kvantitativ PET möjliggör exakt övervakning av dimeren, samt bekräftelse av dess farmakokinetik och biodistribution in vivo.

Experiment med cellkulturer och tumörmöss visade att denna nya metod avsevärt förbättrade transport och ackumulering av läkemedlet i tumörer med betydligt färre biverkningar, samtidigt som tumören krymper till en signifikant högre grad än administrering av de obundna enskilda komponenterna.