Små partiklar fyllda med ett läkemedel kan bli ett nytt verktyg för att behandla cancer i framtiden. En ny studie publicerad av svenska forskare i Karakterisering av partikel- och partikelsystem visar hur sådana nanopartiklar kan kombineras för att säkerställa effektiv leverans av cancerläkemedel till tumörceller – och hur de kan ges egenskaper för att göra dem synliga i MR-skannrar och därmed göras spårbara.
Laget, som bestod av forskare från Karolinska Institutet (KI) och Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) i Stockholm, och från Chalmers tekniska högskola i Göteborg, utvecklat så kallade 'teranostiska nanopartiklar' genom att kombinera terapi och diagnostik i ett och samma nanomaterial.
"För denna studie, vi producerade teranostiska nanopartiklar som kunde göra exakta leveranser av läkemedelsnyttolaster till bröstcancerceller, ", säger professor Eva Malmström vid Skolan för kemivetenskap vid KTH. "De är även detekterbara i en MR-skanner och kan därför användas diagnostiskt. Byggstenarna som vi använder är biologiskt nedbrytbara och visar inga tecken på toxicitet."
Den nya studien har resulterat i en metod för att göra sådana teranostiska nanopartiklar som spontant formar sig av skräddarsydda makromolekyler (polymerer). Balansen mellan hydrofila (vattenattraherande) och hydrofoba (vattenavstötande) komponenter är viktiga för det framgångsrika resultatet av denna process, det senare är det som gör det möjligt för partiklarna att fyllas med läkemedlet. En relativt hög koncentration av den naturligt förekommande isotopen 19F (fluor) gör att partiklarna syns tydligt i högupplösta MR-tomogram, och genom att spåra de teranostiska nanopartiklarna genom kroppen, forskare kan lära sig om hur läkemedlet tas upp av tumören och hur effektiv behandlingen är.
Forskarna fyllde nanopartiklarna med det kemoterapeutiska medlet doxorubicin, som används för att behandla cancer i urinblåsan, lungor, äggstockar, och bröst. De visade genom experiment på odlade celler att partiklarna, medan de är ofarliga i sig själva, är effektiva på att döda cancerceller när de laddas med drogen.
Nästa steg är att utveckla systemet för att rikta in sig på hjärntumörer, pankreascancer och läkemedelsresistenta bröstcancertumörer, som för närvarande är svåra att behandla effektivt med kemoterapi.
"Att lägga till målgruppsgrupper till ytan eller genom att ändra storleken på eller lägga till joniska grupper till våra nanopartiklar kommer att göra det möjligt att öka det selektiva upptaget av dessa partiklar i tumörer, säger Dr Andreas Nyström, Docent i nanomedicin vid Swedish Medical Nanoscience Center, en del av Karolinska Institutets institution för neurovetenskap.
Man hoppas att denna forskning en dag ska leda till skräddarsydda cellgiftsbehandlingar som specifikt söker upp tumörceller. I att drogen, som är giftigt för kroppen, kan levereras mer exakt till tumören, behandlingen kan göras mycket effektivare med kraftigt minskade biverkningar.
