Biokompatibla nanokapslar, laddad med en aminosyra och utrustad med ett enzym kombinerar nu två antitumörstrategier till ett synergistiskt behandlingskoncept. Forskare hoppas att detta ökar effektiviteten och minskar biverkningar. I journalen Angewandte Chemie , forskarna förklarar konceptet:tumörceller berövas sitt näringsämne glukos eftersom detta omvandlas till giftig kvävemonoxid (NO) och väteperoxid (H2O2).

NO är en giftig gas som orsakar smog. Dock, i låga koncentrationer i kroppen är det en viktig budbärarmolekyl som reglerar sådant som cirkulation och libido. Det är också ett viktigt fysiologiskt försvarsvapen mot svampar och bakterier. I högre koncentrationer, NO kan döda tumörceller och öka effektiviteten av fotodynamiska och radiologiska behandlingar. För kliniskt bruk, NO behöver släppas ut i målområdet från en biokompatibel prekursor.

Den naturliga aminosyran L-arginin (L-Arg) kan vara användbar i ett sådant system, eftersom det nativa enzymet inducerbart NO-syntas (iNOS) gör NO från L-Arg. NO bildas också när L-Arg oxideras av H2O2. Detta är intressant eftersom mikromiljön runt tumörer är rik på H2O2. Denna metod för NO-gasterapi eftersträvas av forskare vid Shenzhen University (Kina), National Institutes of Health (Bethesda, USA), och University of Maryland (College Park, USA). Deras speciella twist är att kombinera denna gasterapi med en metod för att svälta cancerceller i en synergistisk behandling.

Istället för att svälta en tumör genom att blockera blodkärlen som matar den, forskarna har för avsikt att ta bort glukosen som tumören behöver för näring genom att konsumera den i en metabol reaktion:enzymet glukosoxidas (GOx) omvandlar glukosen till glukonsyra och H2O2. Den ökade H2O2-koncentrationen är en användbar bieffekt, eftersom H2O2 både är cytotoxiskt och påskyndar frisättningen av NO från L-Arg. En annan användbar bieffekt är att H2O2 och NO reagerar och bildar mycket giftiga peroxinitriter som skadar tumörcellerna.

Forskargruppen ledd av Peng Huang, Tianfu Wang, och Xiaoyuan Chen har nu nått en viktig milstolpe i utvecklingen av detta koncept. De har utvecklat biokompatibla, biologiskt nedbrytbar, porösa nanokapslar gjorda av organosilikater som transporterar GOx och L-Arg in i tumörceller samtidigt. GOx är bunden till ytan; L-Arg förvaras inuti kapseln. Medan GOx är aktiv omedelbart efter injektion av nanokapslarna i tumören, L-Arg släpps lite i taget, först genom kapselns porer, sedan när kapseln sönderdelas. Deras stora hålrum tillåter också att kapslarna fungerar som ett ultraljudskontrastmaterial för bättre lokalisering av tumören.

Experiment med både cellkulturer och möss har visat den signifikanta synergistiska effekten av denna kombinationsterapi, som framgångsrikt hämmar celltillväxt, initierar celldöd, och krymper tumörerna hos möss.