Forskare har designat nanopartiklar som frigör läkemedel i närvaro av en klass av proteiner som gör att cancer kan spridas. Det är, de har konstruerat ett läkemedelstillförselsystem så att just de enzymer som gör cancer farliga kan istället styra deras förstörelse.
"Vi kan börja med en liten molekyl och bygga in den till en bärare i nanoskala som kan söka upp en tumör och leverera en nyttolast av läkemedel, sa Cassandra Callmann, en doktorand i kemi och biokemi vid University of California, San Diego, och första författare till rapporten publicerad i tidskriften Avancerade material 14 juli.
Systemet drar fördel av en klass enzymer som kallas matrismetalloproteinaser som många cancerformer gör i överflöd. MMPs tuggar genom membran, tillåta cancerceller att fly för att kolonisera andra delar av kroppen, ofta med dödliga konsekvenser.
Callmann skapade små sfärer packade med anticancerläkemedlet paklitaxel (även känt under handelsnamnen Taxol och Onxal) och belagda med ett peptidskal. MMPs river upp det skalet, släpper ut drogen. Skalfragmenten bildar ett trasigt nät som håller läkemedelsmolekylerna nära tumören.
Arbetet, ledd av Nathan Gianneschi, professor i kemi och biokemi vid UC San Diego, bygger på sin grupps tidigare framgångar med en liknande strategi för att markera tumörer för både diagnos och exakt kirurgiskt avlägsnande.
För att förpacka läkemedlet i sfärerna, Callmann var tvungen att lägga till kemikaliehandtag. Som det visar sig, en grupp atomer som är väsentliga för läkemedelsmolekylens effektivitet, och även toxicitet, gjort för en bra fästpunkt. Det betyder att läkemedlet inaktiverades när det flödade genom cirkulationssystemet tills det nådde tumören.
Skyddet gjorde det möjligt för forskarna att säkert ge en dos 16 gånger högre än vad de kunde med formuleringen som nu används på cancerkliniker, i ett test på möss med transplanterade fibrosarkomtumörer.
I ytterligare preliminära tester, Callmann och kollegor kunde stoppa tillväxten av tumörerna i minst två veckor, med en enda lägre dos av läkemedlet. Hos möss som behandlats med nanopartiklar belagda med peptider som är ogenomträngliga för MMP eller ges saltlösning, tumörerna växte till dödliga storlekar inom den tiden.
Gianneschi säger att de kommer att bredda sitt tillvägagångssätt för att skapa leveranssystem för andra diagnostiska och terapeutiska molekyler. "Den här typen av plattform är inte specifik för paklitaxel. Vi kommer att testa detta i andra modeller - med andra klasser av läkemedel och i möss med en cancer som efterliknar metastaserad bröstcancer, till exempel."
De kommer också att fortsätta att modifiera skalet, för att ge ännu bättre skydd och undvika upptag av organ som lever, mjälte och njurar, han sa. "Vi vill öppna upp detta terapeutiska fönster."
