Biomedicinska forskare vid Cedars-Sinai har uppfunnit ett litet system för läkemedelsleverans som kan identifiera cancercelltyper i hjärnan genom "virtuella biopsier" och sedan attackera sjukdomens molekylära struktur.
Om laboratorieforskning med möss bekräftas i mänskliga studier, resultaten skulle kunna användas för att leverera läkemedel i nanoskala som kan särskilja och bekämpa tumörceller i hjärnan utan att behöva tillgripa operation.
"Denna nanodrog kan konstrueras för att bära en mängd olika läkemedel, proteiner och genetiskt material för att attackera tumörer på flera fronter inifrån hjärnan, säger Julia Ljubimova, MD, PhD, professor i neurokirurgi och biomedicinska vetenskaper vid Cedars-Sinai och huvudförfattare till en artikel publicerad online i American Chemical Societys tidskrift ACS Nano .
Ljubimova, chef för Nanomedicine Research Center vid avdelningen för neurokirurgi och chef för Nanomedicine Program vid Samuel Oschin Comprehensive Cancer Institute, har fått ett anslag på 2,5 miljoner dollar från National Institutes of Health för att fortsätta forskningen.
Läkemedelstillförselsystemet och dess beståndsdelar, tillsammans kallas nanobiokonjugat eller nanodrog, är i en framväxande klass av molekylära läkemedel utformade för att bromsa eller stoppa cancer genom att blockera dem på flera sätt i hjärnan. Läkemedlet är cirka 20 till 30 nanometer stort, – en bråkdel av ett människohårs bredd, vilket är 80, 000 till 100, 000 nanometer bred.
Cedars-Sinai-forskare började utveckla "plattformen" för läkemedelsleveranssystemet för ungefär ett decennium sedan. Nanodrogen kan ha en mängd olika kemiska och biologiska "moduler" kopplade.
Varje komponent fyller en specialiserad funktion, som att söka upp cancerceller och binda till dem, genomtränger väggarna i blodkärl och tumörceller, eller demontering av molekylära mekanismer som främjar tumörtillväxt, säger Eggehard Holler, PhD, professor i neurokirurgi och chef för nanodrogsyntes vid Cedars-Sinai.
Det nya leveranssystemet spelar två roller:diagnostisera hjärntumörer genom att identifiera celler som har spridit sig till hjärnan från andra organ, och sedan bekämpa cancern med exakta, individualiserad tumörbehandling.
Forskare kan fastställa tumörtyp genom att fästa ett spårämne som syns på en MRT. Om spårämnet ansamlas i tumören, det kommer att synas på MRT. Med cancerns molekylära makeup identifierad genom denna virtuella biopsi, Forskare kan ladda "leveranssystemet" med cancerinriktade komponenter som specifikt attackerar den molekylära strukturen.
För att visa att de virtuella biopsierna kan skilja en cancercellstyp från en annan, forskarna utarbetade vad som tros vara en unik metod, implantera olika typer av bröst- och lungcancer i laboratoriemöss för att representera metastaserande sjukdom – med en typ av cancer implanterad på varje sida av hjärnan. Lung- och bröstcancer är de som oftast sprids till hjärnan.
Forskarna använde nanoleveranssystemet för att identifiera och attackera cancer. I varje fall, djur som fick behandling levde betydligt längre än de i kontrollgrupperna.
"Flera läkemedel är ganska effektiva för att behandla olika typer av bröstcancer, lungcancer, lymfom och andra cancerformer på sina ursprungliga platser, men de är ineffektiva mot cancer som sprider sig till hjärnan eftersom de inte kan passera blod-hjärnbarriären som skyddar hjärnan från gifter i blodet, säger Keith Black, MD, ordförande för neurokirurgiska institutionen, chef för Maxine Dunitz neurokirurgiska institut, direktör för Johnnie L. Cochran, Jr., Brain Tumor Center och Ruth och Lawrence Harvey-stolen i neurovetenskap.
"Nanodrogen är konstruerad för att passera denna barriär med dess nyttolast intakt, så läkemedel som är effektiva utanför hjärnan kan också vara effektiva inuti, ” lade Black till.
