Trots förbättringar under de senaste decennierna med kirurgi, kemoterapi och strålbehandling, en förutsägbart botande behandling för gliom finns ännu inte. Nya insikter om specifika genmutationer som uppstår i denna ofta dödliga form av hjärncancer har pekat på potentialen för genterapi, men det är mycket svårt att effektivt leverera giftiga eller saknade gener till cancerceller i hjärnan. Nu, Johns Hopkins-forskare rapporterar att de har använt nanopartiklar för att framgångsrikt leverera en ny terapi till gliomceller i hjärnan på råttor, förlänga sina liv. Ett utkast till studien dök upp denna vecka på tidskriftens webbplats ACS Nano .

Tidigare forskning på möss fann att nanopartiklar som bär gener kan tas upp av hjärncancerceller, och generna kan sedan slås på. Dock, detta är första gången dessa biologiskt nedbrytbara nanopartiklar effektivt har dödat hjärncancerceller och förlängt överlevnaden hos djur.

för sina studier, Johns Hopkins-teamet designade och testade en mängd olika nanopartiklar gjorda av olika polymerer, eller plast. När de hittade en bra kandidat som kunde leverera gener till råttas hjärncancerceller, de fyllde nanopartiklarna med DNA som kodade för ett enzym, herpes simplex virus typ 1 tymidinkinas (HSVtk), som förvandlar en substans med liten effekt till en potent terapi som dödar hjärncancerceller. När den kombineras med föreningen, kallas ganciklovir, dessa laddade nanopartiklar var 100 procent effektiva för att döda gliomceller odlade i laboratorierätter.

"Vi utvärderade sedan systemet hos råttor med gliom och fann att genom att använda en metod som kallas intrakraniell konvektionsförstärkt leverans, våra nanopartiklar kan penetrera helt genom tumören efter en enda injektion, säger Jordan Green, Ph.D, docent i biomedicinsk teknik och oftalmologi vid Johns Hopkins. "När det kombineras med systemisk administrering av ganciklovir, råttor med malignt gliom levde betydligt längre än råttor som inte fick denna behandling." (Intrakraniell konvektionsförstärkt leverans använder en tryckgradient för att förbättra diffusionen genom tumören.)

Förutom att avslöja att biologiskt nedbrytbara polymera nanopartiklar representerar ett lovande sätt för genleverans för gliom, resultaten visar att icke-viral DNA-tillförsel av HSVtk i kombination med administrering av ganciklovir har potenta antitumöreffekter. "Hittills, denna typ av system har endast använts hos människor med virala metoder för genleverans, vars säkerhetsprofiler fortfarande diskuteras hårt, " säger Betty Tyler, docent i neurokirurgi vid Johns Hopkins. "Ytterligare studier behövs för att se om dessa nanopartiklar också effektivt kan leverera andra antitumörgener för behandling av hjärntumörer såväl som systemiska cancerformer."

Green noterade också att ytterligare säkerhets- och effektstudier behövs innan behandlingen tar sig till kliniken. "Det är också okänt vilka de idealiska genkombinationerna är som bör levereras med detta nanopartikelleveranssystem, " säger han. "Vi kommer att gå vidare genom att utvärdera denna teknik i ytterligare hjärncancer djurmodeller."

I sin nuvarande form, Green föreställer sig att nanopartiklarna skulle administreras lokalt i hjärnan under operationen som vanligtvis används för att behandla gliom. I framtiden, dessa nanopartiklar kan kanske administreras systemiskt snarare än direkt till hjärnan. "Vi är uppmuntrade av dessa lovande resultat och ser fram emot att optimera den intrakraniella distributionen av denna nya genterapistrategi för nanopartiklar, säger Tyler.