Glioblastom är en av de mest aggressiva formerna av hjärncancer. Istället för att presentera sig som en väldefinierad tumör, glioblastom infiltrerar ofta den omgivande hjärnvävnaden, vilket gör det extremt svårt att behandla kirurgiskt eller med kemoterapi eller strålning. Likaså, flera musmodeller av glioblastom har visat sig vara helt resistenta mot alla behandlingsförsök.
I en ny studie, ett team som leds av forskare vid Sanford-Burnham Medical Research Institute (Sanford-Burnham) och Salk Institute for Biological Studies utvecklade en metod för att kombinera en tumörhemande peptid, en celldödande peptid, och en nanopartikel som både förstärker tumörceldöd och låter forskarna avbilda tumörerna. När det används för att behandla möss med glioblastom, detta nya nanosystem utrotade de flesta tumörer i en modell och avsevärt försenad tumörutveckling i en annan. Dessa resultat publicerades veckan den 3 oktober i Förfaranden från National Academy of Sciences .
"Detta är ett unikt nanosystem av två skäl. För det första, koppling av celldödande peptid till nanopartiklar gjorde det möjligt för oss att leverera den specifikt till tumörer, praktiskt taget eliminerar mördarpeptidens toxicitet för normala vävnader. Andra, Vanligtvis är forskare och kliniker glada om de kan leverera fler läkemedel till en tumör än till normala vävnader. Vi lyckades inte bara med det, men kunde designa våra nanopartiklar för att leverera den mördande peptiden precis där den verkar - mitokondrier, cellens energigenererande centrum, "sade Erkki Ruoslahti, M.D., Ph.D., senior författare till studien och framstående professor i både Sanford-Burnhams NCI-utsedda Cancer Center i La Jolla och Center for Nanomedicine, ett samarbete mellan Sanford och Burnham med University of California, Santa Barbara.
Nanosystemet som utvecklats i denna studie består av tre element. Först, en nanopartikel fungerar som bärarramen för ett avbildningsmedel och för två peptider (korta proteiner). En av dessa peptider styr nanopartikeln och dess nyttolast specifikt till cancerceller och blodkärlen som matar dem genom att binda cellytmarkörer som skiljer dem från normala celler. Samma peptid driver också hela systemet inuti dessa målceller, där den andra peptiden orsakar kaos på mitokondrierna, utlöser cellulärt självmord genom en process som kallas apoptos.
Tillsammans, dessa peptider och nanopartiklar visade sig vara extremt effektiva vid behandling av två olika musmodeller av glioblastom. I den första modellen, behandlade möss överlevde betydligt längre än obehandlade möss. I den andra modellen, obehandlade möss överlevde bara åtta till nio veckor. I skarp kontrast, behandling med detta nanosystem botade alla utom en av tio möss. Vad mer, förutom att ge terapi, nanopartiklarna kan hjälpa till att diagnostisera glioblastom; de är gjorda av järnoxid, vilket gör dem - och därför de tumörer de riktar in sig - synliga med MR, samma teknik som redan används för att diagnostisera många hälsotillstånd.
I en sista twist, forskarna gjorde hela nanosystemet ännu mer effektivt genom att administrera det till mössen tillsammans med en tredje peptid. Dr Ruoslahti och hans team visade tidigare att denna peptid, känd som iRGD, hjälper samtidigt administrerade läkemedel att tränga djupt in i tumörvävnad. iRGD har visat sig väsentligt öka behandlingseffekten av olika läkemedel mot mänskligt bröst, prostata, och cancer i bukspottskörteln hos möss, uppnå samma terapeutiska effekt som en normal dos med en tredjedel så mycket av läkemedlet. Här, iRGD förbättrad nanopartikelpenetration och terapeutisk effekt.
"I den här studien, våra patienter var möss som utvecklade glioblastom med samma egenskaper som observerades hos människor med sjukdomen. Vi behandlade dem systematiskt med nanopartiklarna. När nanopartiklarna nådde tumörernas blodkärl, de levererade sin nyttolast (ett läkemedel) direkt till cellens kraftproducent, mitokondrierna. Genom att förstöra blodkärlen och även några omgivande tumörceller, vi kunde bota några möss och förlänga resten av resten, "sade Dinorah Friedmann-Morvinski, Ph.D., medförste författare till studien och postdoktoral forskningsassistent i laboratoriet i Inder Verma, Ph.D. vid Salk Institute.
