Ett av de första kemoterapiläkemedlen som ges till patienter som diagnostiserats med cancer - särskilt lungor, äggstocks- eller bröstcancer - är cisplatin, en platinahaltig förening som tänder upp tumörcellernas DNA. Cisplatin gör ett bra jobb med att döda dessa tumörceller, men det kan också allvarligt skada njurarna, som får höga doser cisplatin eftersom de filtrerar blodet.

Nu har ett team av forskare vid Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST) kommit på ett nytt sätt att förpacka cisplatin till nanopartiklar som är för stora för att komma in i njurarna. Den nya föreningen kan bespara patienter de vanliga biverkningarna och tillåta läkare att administrera högre doser av läkemedlet, säger Shiladitya Sengupta, ledare för forskargruppen.

"Vi skulle kunna ge så mycket mer cisplatin än vad som nu är möjligt, säger Sengupta, en biträdande professor i HST. "Du kan utplåna tumören genom att mattbomba den."

Tumörer hos möss som behandlats med den nya cisplatinnanopartikeln krympte till hälften så stor som de som behandlades med traditionellt cisplatin, med minimala biverkningar. Resultaten rapporterades i Proceedings of the National Academy of Sciences i juni.

Pärlor på ett snöre

Läkare började använda cisplatin för att behandla cancer på 1970-talet. Tidigt på, läkare insåg att det skadade njurarna, och cancerforskare började leta efter alternativ. Under de senaste decennierna har FDA har godkänt två mindre giftiga derivat av cisplatin:karboplatin och oxaliplatin. Dock, dessa läkemedel dödar inte tumörceller lika framgångsrikt som cisplatin.

Cisplatins effektivitet ligger i hur lätt det släpper ut sin platinamolekyl, frigör den för att tvärbinda DNA-strängar, stör celldelningen och tvingar cellen att genomgå självmord. Karboplatin och oxaliplatin är mindre effektiva (men mindre toxiska) än cisplatin eftersom de håller fastare vid sina platinaatomer.

Sengupta och hans kollegor tog ett nytt tillvägagångssätt för att göra cisplatin säkrare:stränga ihop cisplatinmolekyler till en nanopartikel som är för stor för att komma in i njurarna. (Det har visat sig att njurarna inte kan absorbera partiklar större än fem nanometer - ungefär 1/10, 000:e diametern på ett människohår).

Hans team designade en polymer som binder till cisplatin, ordna molekylerna som pärlor på ett snöre. Strängen slingrar sig sedan in i en nanopartikel som är cirka 100 nanometer lång - alldeles för stor för att passa in i njurarna. Dock, partiklarna kan fortfarande nå tumörceller eftersom tumörer är omgivna av "läckande" blodkärl, som har 500 nanometer porer.

Deras första nanopartikel visade sig vara mindre effektiv än cisplatin, så de justerade polymeren för att den skulle hålla lite mindre tätt mot platina, och slutade med en molekyl med en tumördödande kraft som liknar cisplatin. Dock, eftersom dess biverkningar är minimala, nanopartikeln kan levereras i högre doser.

Daniela Dinulescu, en författare till pappers- och patologiinstruktören vid Brigham and Women's Hospital i Boston, visade att nanopartiklarna överträffade cisplatin hos möss konstruerade för att utveckla äggstockscancer. Forskarna visade också att det är effektivt mot lung- och brösttumörceller som odlas i labbet. När tumörcellerna dör, immunförsvaret rensar platina från kroppen.

Det är svårt att utveckla och få godkännande för nya platinabaserade föreningar, säger Nicholas Farrell, professor i oorganisk kemi vid Virginia Commonwealth University, men han tror att Senguptas nya nanopartiklar är lovande. "Om det lyckas, tillvägagångssättet lovar att behålla statusen för cisplatin som ett av de mest användbara läkemedlen som finns tillgängliga för läkaren, Säger Farrell.

MIT -forskarna arbetar nu med nya varianter av nanopartiklar som skulle vara lättare att tillverka. De planerar också att testa nanopartiklarna i kliniska prövningar, som Sengupta hoppas kommer igång inom de närmaste två åren. Polymeren som används för ryggraden i nanopartiklar liknar äppelsyra, en naturlig produkt av cellulär metabolism, så Sengupta är optimistisk att det kommer att visa sig säkert för människor.