(PhysOrg.com) -- En artikel publicerad i januarinumret av tidskriften Nanomedicin skulle kunna utgöra grunden för ett nytt alternativ för behandling av äggstockscancer - en som skulle använda en filtreringsanordning utanför kroppen för att ta bort en stor del av de fritt flytande cancercellerna som ofta skapar sekundära tumörer.

Forskare vid Georgia Institute of Technology har bildat ett nystartat företag och arbetar med en medicinteknisk firma för att designa en prototyp av behandlingssystem som skulle använda magnetiska nanopartiklar konstruerade för att fånga cancerceller. Tillsatt till vätskor som avlägsnats från en patients buk, de magnetiska nanopartiklarna skulle haka fast på de fritt flytande cancercellerna, så att både nanopartiklar och cancerceller kan avlägsnas med magnetiska filter innan vätskorna återförs till patientens kropp.

Hos möss med fritt flytande äggstockscancerceller, en enda behandling med en tidig prototyp av det nanopartikelmagnetiska filtreringssystemet fångade tillräckligt mycket av cancercellerna att de behandlade mössen levde nästan en tredjedel längre än obehandlade. Forskarna förväntar sig flera behandlingar för att förlänga livslängden, även om ytterligare forskning kommer att behövas för att dokumentera det - och bestämma de bästa behandlingsalternativen.

"Nästan ingen dör av primär äggstockscancer, sa John McDonald, en professor vid Georgia Techs School of Biology och chefsforskare vid Atlantas Ovarian Cancer Institute. "Du kan ta bort den primära cancern, men problemet är metastaser. En stor del av metastasen i äggstockscancer kommer från cancerceller som tränger ner i bukhålan och sprider sjukdomen på det sättet."

Borttagningssystemet som utvecklas av McDonald och postdoktor Ken Scarberry – som också är VD för startupföretaget Sub-Micro – borde bromsa tumörprogression hos människor. Det kan minska antalet fritt flytande cancerceller tillräckligt mycket för att andra behandlingar, och kroppens eget immunförsvar, kan hålla sjukdomen under kontroll.

"Om du kan minska metastaser, du kan förbättra livslängden för personen med sjukdomen och få en bättre chans att behandla den effektivt, ", sade McDonald. "Ett mål är att göra cancer till en kronisk sjukdom som kan behandlas effektivt över en längre tidsperiod. Om vi ​​inte kan bota det, kanske kan vi hjälpa människor att leva med det."

Tidigare in vitro-studier publicerade av författarna till Nanomedicine-tidningen visade att de magnetiska nanopartiklarna selektivt kunde ta bort mänskliga äggstockscancerceller från ascitesvätska, som byggs upp i bukhålorna hos patienter med äggstockscancer. Nanopartiklarna är konstruerade med ligander som tillåter dem att selektivt fästa till cancerceller.

Forskarna tror att behandling av vätska som avlägsnats från kroppen undviker potentiella toxicitetsproblem som kan bli följden av att nanopartiklarna introduceras i kroppen, även om ytterligare studier behövs för att bekräfta att behandlingen inte skulle ha några negativa effekter.

Den nyligen rapporterade studien i Nanomedicine använde tre uppsättningar honmöss för att studera fördelarna med det nanopartikelmagnetiska filtreringssystemet. Varje mus injicerades med cirka 500, 000 murina äggstockscancerceller, som förökar sig snabbt - varje cell fördubblas inom cirka 15 timmar.

I experimentgruppen, forskarna - som inkluderade forskaren Roman Mezencev - tog bort vätska från magen på mössen omedelbart efter injektion av cancercellerna. De tillsatte sedan de magnetiska nanopartiklarna till vätskan, låtit dem blanda sig, tog sedan bort nanopartiklarna magnetiskt tillsammans med de bifogade cancercellerna innan vätskan återfördes. Stegen upprepades sex gånger för varje mus.

En kontrollgrupp fick ingen behandling alls, medan en andra kontrollgrupp genomgick samma behandling som experimentgruppen - men utan de magnetiska nanopartiklarna. Möss i de två kontrollgrupperna överlevde i median 37 dagar, medan de behandlade mössen levde 12 dagar längre - en 32-procentig ökning av livslängden.

Även om mycket mer forskning måste göras innan tekniken kan testas på människor, McDonald och Scarberry föreställer sig ett system som mycket liknar det som njurdialyspatienter nu använder, men med en buffertlösning som cirkulerar genom bukhålan för att plocka upp cancercellerna.

"Det vi utvecklar är besläktat med hemofiltration eller peritonealdialys där patienten kan komma in på en klinik och kopplas upp till enheten ett par gånger i veckan, " sa Scarberry. "Behandlingen är inte kraftigt invasiv, så det kunde upprepas ofta."

Den nya behandlingen skulle kunna användas tillsammans med befintlig kemoterapi och strålning. Att minska antalet fritt flytande cancerceller kan möjliggöra en minskning av kemoterapi, som ofta har försvagande biverkningar, sa Scarberry. Det nya behandlingssystemet skulle kunna användas för att fånga upp utspillda cancerceller direkt efter operation på en primärtumör.

Forskarna hoppas kunna ha en prototyp av cirkulations- och filtreringsanordning redo för testning inom tre år. Efter det kommer studier av den bästa behandlingsregimen, undersöker sådana frågor som antalet magnetiska nanopartiklar som ska användas, antal behandlingar och behandlingsavstånd. Om de lyckas, företaget kommer att arbeta med FDA för att utforma kliniska prövningar på människor.

Forskarna studerar också hur deras magnetiska nanopartiklar kan konstrueras för att fånga äggstockscancerstamceller, som inte påverkas av befintlig kemoterapi. Att ta bort dessa celler kan hjälpa till att eliminera en potent källa till nya cancerceller.

Forskningen har fått stöd av Georgia Research Alliance (GRA), Ovarian Cancer Institute, Robinson Family Foundation och Deborah Nash Harris Endowment. Medlem av Georgia Techs ATDC-startacceleratorprogram och ett GRA VentureLab-företag, Sub-Micro har också samlat in privat finansiering för att stödja sin prototyputveckling.

Framstående utmaningar inkluderar att se till att nanopartiklar inte kan kringgå filtreringssystemet för att komma in i kroppen, och kontroll av risken för infektion orsakad av öppning av bukhålan.

Utöver cancer, forskarna tror att deras tillvägagångssätt kan vara användbart för att behandla andra sjukdomar där en minskning av cirkulerande cancerceller eller viruspartiklar kan vara användbar. Att använda magnetiska nanopartiklar konstruerade för att fånga HIV kan hjälpa till att minska virushalten i blodomloppet, till exempel.

"En teknik som denna har många olika möjligheter, ", sa Scarberry. "Vi utvecklar för närvarande tekniken för att kontrollera den metastatiska spridningen av äggstockscancer, men när vi väl har en enhet som effektivt och effektivt kan isolera cancerceller från cirkulerande vätskor, inklusive blod, vi skulle ha andra möjligheter."