Forskare från University of Notre Dame har konstruerat nanopartiklar som visar mycket lovande för behandling av multipelt myelom (MM), en obotlig cancer i plasmacellerna i benmärgen.

En av svårigheterna som läkare möter vid behandling av MM kommer från det faktum att cancerceller av denna typ börjar utveckla resistens mot den ledande kemoterapeutiska behandlingen, doxorubicin, när de fäster vid vävnad i benmärgen.

"Nanopartiklarna vi har designat åstadkommer många saker samtidigt, " säger Başar Bilgiçer, biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik samt kemi och biokemi, och en utredare i Notre Dames initiativ Advanced Diagnostics and Therapeutics (AD&T).

"Först, de minskar utvecklingen av resistens mot doxorubicin. Andra, de får faktiskt cancercellerna att aktivt konsumera de drogladdade nanopartiklarna. Tredje, de minskar den toxiska effekten läkemedlet har på friska organ."

En sekvens av bilder som visar multipelt myelomceller som internaliserar de konstruerade nanopartiklarna

Nanopartiklarna är belagda med en speciell peptid som riktar sig mot en specifik receptor på utsidan av multipelt myelomceller. Dessa receptorer får cellerna att fästa vid benmärgsvävnad och aktiverar läkemedelsresistensmekanismerna. Men genom användningen av den nyutvecklade peptiden, nanopartiklarna kan istället binda till receptorerna och hindra cancercellerna från att fästa vid benmärgen i första hand.

Partiklarna bär också det kemoterapeutiska läkemedlet med sig. När en partikel fäster sig till en MM-cell, cellen tar snabbt upp nanopartikeln, och först då släpps läkemedlet, vilket gör att cancercellens DNA bryts isär och cellen dör.

"Vår forskning på möss visar att nanopartikelformuleringen minskar den toxiska effekten doxorubicin har på andra vävnader, såsom njurar och lever, " tillägger Tanyel Kiziltepe, en forskarassistent vid Institutionen för kemi- och biomolekylär teknik och AD&T.

"Vi tror att ytterligare forskning kommer att visa att hjärtat är mindre påverkat också. Detta kan avsevärt minska de skadliga biverkningarna av denna kemoterapi."

Gruppen var tvungen att ta itu med tre viktiga problem associerade med alla nanopartikelbaserade terapier, förklarar Jonathan Ashley, en av de ledande forskarna i projektet.

"Det var en del komplex bioteknik involverad i utvecklingen av partiklarna. Vi kunde exakt kontrollera antalet läkemedel och målelement på varje nanopartikel, uppnå homogen nanopartikelstorleksfördelning och eliminera batch-till-batch-variationen i partikelproduktion."

Innan man går vidare till humana kliniska prövningar, teamet planerar ytterligare forskning och testning för att förbättra designen av nanopartiklarna och för att hitta den optimala mängden och kombinationen av kemoterapiläkemedel för denna nya behandling.

Forskningen beskrivs mer i detalj i en färsk upplaga av Nature's Blodcancerjournal . Det stöddes av finansiering från Indiana Clinical and Translational Sciences Institute.