Genom att binda flera molekyler av ett vanligt leukemiläkemedel med nanodiamanter, forskare från National University of Singapore (NUS) och University of California, Los Angeles (UCLA) lyckades öka leveransen av läkemedlet till leukemiceller och behålla läkemedlet i cellerna för att bekämpa cancern.

Denna nya upptäckt, rapporterade för första gången, tar upp en av de stora utmaningarna i behandlingen av leukemi där cancercellerna utvecklar sätt att pumpa ut läkemedel ur kroppen innan de kan göra sitt jobb, särskilt efter att de exponerats för kemoterapeutika.

Utvecklad av Dr Edward Chow, Huvudutredare vid Cancer Science Institute i Singapore och biträdande professor vid Institutionen för farmakologi, Yong Loo Lin School of Medicine vid NUS, i samarbete med professor Dean Ho vid UCLA School of Dentistry, denna innovation visar löfte om större effektivitet vid behandling av leukemi, speciellt i icke-vidhäftande celler.

Fynden publicerades först online i den medicinska tidskriften Nanomedicin:Nanoteknik, Biologi, och medicin .

När leukemi blir läkemedelsresistent

Daunorubicin är för närvarande ett av de vanligaste läkemedlen som används för att behandla leukemi. Läkemedlet verkar genom att bromsa eller stoppa cancerceller från att växa, får många av dem att dö. Det är också vanligt, dock, för att leukemi ska bli resistent mot detta läkemedel efter behandling.

En mekanism genom vilken denna opposition, allmänt känd som kemoresistens, händer är genom uttryck av läkemedelstransportpumpar i leukemiceller som aktivt pumpar ut kemoterapeutika, inklusive Daunorubicin.

Innovativ användning av nanodiamanter

Nuvarande tillvägagångssätt för att neutralisera kemoresistens har fokuserat på att utveckla kompetitiva inhibitorer. Dessa ansträngningar har begränsad framgång, med utmaningar som höga toxicitetsnivåer och mindre lovande resultat under kliniska prövningar.

Teamet av forskare från NUS och UCLA vände sig till nanodiamanter, som är små, kolbaserade partiklar som är 2 till 8 nanometer i diameter, som ett alternativ för att ta itu med kemoresistens. Dr Chow studerade den biologiska grunden för hur nanodiamanter potentiellt kan övervinna kemoresistens.

Forskarna band ytorna på nanodiamanter med Daunorubicin, och hybrid nanodiamant-läkemedelskomplexen introducerades till leukemiceller. Forskargruppen fann att nanodiamanter kunde föra läkemedlet till cancercellerna utan att pumpas ut. På grund av deras icke-invasiva storlekar och unika ytegenskaper, nanodiamanter kan lätt frigöras utan att blockera blodkärlen.

Dr Chow sa, "Användningen av nanodiamanter erbjuder en lovande kombination av biokompatibilitet och förmågan att förbättra terapeutisk effekt. Dessutom, våra första säkerhetstester både in vitro och in vivo indikerar att de tolereras väl, vilket är ett lovande steg mot fortsatt translationell utveckling."

"Nanodiamanter är lovande terapeutiska fordon, och ett av våra nuvarande mål är att bestämma vilka läkemedel som skulle levereras optimalt av nanodiamanten mot specifika sjukdomsmodeller som bäst skulle gynna en patient i framtiden, " tillade prof Ho, som är med Division of Oral Biology and Medicine och är också meddirektör för Jane and Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology vid UCLA School of Dentistry. Dr Ho är också professor i bioteknik vid UCLA.

Vidare forskning

Teamet noterade att ytterligare utveckling och säkerhetsutvärdering av nanodiamantsystem är nödvändiga för att realisera deras fulla potential. För att främja forskningen, det multidisciplinära teamet av samarbetspartners kommer att utvärdera läkemedelsleveranskomplexen i kliniska miljöer. De hoppas att deras arbete kan översättas till kliniken för användning mot leukemi som inte svarar på Daunorubicin-behandling. De tittar också på att tillämpa de bindande egenskaperna hos nanodiamanter på andra droger.