Att använda "trojanska hästar" för att bekämpa cancer inifrån själva tumörcellerna utan att skada friska vävnader är syftet med detta nya verktyg skapat av forskare från University of Granada (UGR), Institutet för nanovetenskap i Aragon (INA), universitetet i Zaragoza, och Cancer Research UK Edinburgh Centre vid University of Edinburgh.

Forskarna har använt exosomer som "trojanska hästar" för att leverera palladium (Pd)-katalysatorer till cancerceller. "Vi introducerar katalysatorn i små vesiklar eller exosomer med en storlek på cirka 100 nanometer, som kan färdas rakt in i tumörcellen. Väl där, de katalyserar en reaktion som omvandlar en passiv molekyl till ett potent anticancermedel, " förklarar professor Jesús Santamaría vid universitetet i Zaragoza, WHO, tillsammans med doktor Asier Unciti-Broceta vid University of Edinburgh, har lett denna studie publicerad av den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Naturkatalys .

Att delta i forskningen, med titeln "Cancerhärledda exosomer laddade med ultratunna palladium nanosheets för riktad bioortogonal katalys, " är Belén Rubio Ruiz från UGR, María Sancho, Viktor Sebastián, och Manuel Arruebo från University of Zaragoza, och Pilar Martín-Duque från Aragonese Foundation for Research &Development (ARAID), en byrå skapad av Aragoniens regering inom INA. Arbetet har utförts i samarbete med forskargruppen vid University of Edinburgh, ledd av Dr Asier Unciti-Broceta.

Att döda en cancercell är enkelt:det finns många giftiga molekyler som kan utföra uppgiften. Utmaningen är att rikta den giftiga molekylen endast mot cancercellen, och inte på friska celler. Denna brist på selektivitet när det gäller att styra läkemedel mot cancer är orsaken till de ofta förödande biverkningar som cancerpatienter upplever under kemoterapibehandling. Istället för att injicera sådana läkemedel i blodomloppet, det skulle vara mycket bättre om de kunde tillverkas direkt inuti cancercellerna. Och det är precis vad detta internationella team av forskare har uppnått.

"Vi använder katalysatorer i många aspekter av vardagen eftersom de genererar kemiska reaktioner som annars inte skulle vara möjliga. Till exempel, de gaser som våra bilar släpper ut passerar genom en katalysator för att göra dem mindre skadliga för miljön och vår hälsa, " kommenterar Belén Rubio Ruiz. Det är därför förvånande att katalys, som är känd för att vara så användbar inom så många områden, är praktiskt taget ovanligt inom onkologi. "Detta beror på det faktum att det finns enorma hinder:att identifiera lämpliga katalysatorer och reaktioner och, framför allt, leverera katalysatorerna direkt in i målcellerna, och inte andra."

Nyckeln:Exosomer

Dock, exosomer kan visa sig vara nyckeln. Exosomer utsöndras av de flesta celler och är omgivna av ett membran som innehåller element som är karakteristiska för cellen från vilken de kommer. Detta gör dem selektiva (tack vare fenomenet tropism mot ursprungscellerna), och gör det möjligt för dem att bära en terapeutisk belastning framför den ursprungliga cellen, även i närvaro av andra celler.

Författarna till studien har hittat ett sätt att inducera syntesen av katalysatorer (Pd nanosheets med en tjocklek på drygt en nanometer) inuti tumörcells exosomer utan att störa egenskaperna hos deras membran - och därmed omvandla exosomer till "trojanska hästar" som kan leverera katalysatorn till progenitor-cancercellerna. Väl där, de katalyserar in situ syntesen av en anticancerförening (panobinostat, ett läkemedel mot cancer som godkändes 2015).

Efter att ha visat effektiviteten av denna process i sin studie, forskarna observerar:"Vi samlade in exosomer av samma typ av cancercell som skulle behandlas, vi laddade dem med palladiumkatalysatorn och återförde dem till odlingsmediet. Där, tack vare deras selektiva tropism, exosomerna levererar katalysatorn till den ursprungliga cellen. Väl inne, katalysatorn omvandlar den inaktiva panobinostaten till dess aktiva och toxiska form, på så sätt dödar tumörcellen precis där vi vill:precis inuti tumörcellen."

Nyckeln till processen är selektiviteten hos transportmekanismen som förmedlas av exosomer. Tack vare denna selektivitet, panobinostat genereras endast inom de celler som katalysatorn har nått, och därför orsakar det företrädesvis döden av de ursprungliga tumörcellerna, medan dödligheten bland andra celler är mycket lägre.