Vissa läkemedel mot cancer är inkapslade för att möjliggöra gradvis frisättning, sprida deras effekt över en längre tid. Till exempel, en formulering av kemoterapin doxorubicin (det FDA-godkända läkemedlet Doxil) omsluter molekyler av läkemedlet i feta nanosfärer som kallas liposomer, vilket gör att läkemedlet kan cirkulera längre i blodet. Dock, användningen av liposom "kapslar" kommer ofta med biverkningar. Tyvärr, liposomer hamnar ofta i hudceller, resulterar i utslag och jämna skador. Dessa biverkningar kan vara "dosbegränsande, " vilket betyder att mängden medicin som kan användas begränsas av hur allvarliga biverkningarna är. Om forskare kunde minska biverkningarna av liposomanvändning, läkare kan använda högre doser av dessa läkemedel, kanske leder till bättre cancerkontroll.

En studie från University of Colorado Cancer Center publicerad idag i tidskriften ACS Nano beskriver användningen av banbrytande mikroskopiteknik för att visualisera hur liposomer flyr från blodkärlen till omgivande celler i en levande mus, erbjuda ledtrådar som kan hjälpa forskare att designa bättre system för läkemedelstillförsel - både för att förhindra att farliga läkemedel samlas i hudceller och, tvärtom, för att bättre dra fördel av denna bieffekt för att specifikt leverera läkemedel till dessa celler när det behövs.

"Vi känner till de dosbegränsande biverkningarna av liposomer, men ingen hade tittat på vad som händer med liposomen över tid i huden - hur de kommer dit och vad som händer med liposomerna efter injektion, säger Dmitri Simberg, PhD, utredare vid CU Cancer Center och tidningens seniorförfattare.

För den aktuella studien, arbetar i CU Cancer Center Advanced Light Microscopy Core, medförfattare Dominik Stitch, PhD, och Radu Moldavan, PhD, implementerade en ny teknik känd intravital multiphoton in vivo mikroskopi som gjorde det möjligt för teamet att titta på fluorescensmärkta liposomer i realtid efter injektion. Mycket i grunden, liposomer skulle glöda och laget skulle titta på dem.

"Förvånande, vi såg att även liposomer med en skyddande beläggning som är avsedd att göra dem osynliga för immunsystemet börjar lämna blodkapillärerna och fastna på hudceller inom fem minuter efter injektionen, " säger Simberg. "Omkring tre timmar, vi såg många hudceller laddade med liposomer och till och med sju dagar efter injektionen, liposomer var fortfarande synliga i huden."

Gruppen undrade om ackumulering av hudceller berodde på att liposomer tappade sin skyddande beläggning. "Nej. Vi lade till mer beläggning och det hjälpte inte, säger Simberg.

De undrade också om blodkroppar som kallas neutrofiler, som är kända för att migrera från blodkärl till vävnader, kan transportera liposomer från blod till celler. "Nej. Även när vi utarmade neutrofiler i våra modeller, det var ingen effekt."

Simberg och kollegor försökte också stänga av komplementsystemet - en aspekt av immunsystemet som ansvarar för att rensa mikrober och skadade celler - med tanke på att detta komplementsystem kan attackera, transportera eller på annat sätt oavsiktligt trycka liposomer från blod till celler. "På nytt, det fanns inga skillnader, säger Simberg.

Så småningom, Målet är att förstå mekanismerna genom vilka liposomer lämnar blodkärlen och tas upp av hudceller, gör det möjligt för forskare att designa bättre liposomer utan hudtoxicitet. Den aktuella studien utesluter viktiga möjligheter:Liposomer färdas inte genom porerna i kapillärerna, de transporteras inte av neutrofiler, de ackumuleras inte på grund av förlust av skyddsbeläggning, och de trakasseras inte av komplementsystemet.

Utöver det:"Vid denna punkt, vi saknar en mekanism för hur liposomer tas upp av huden. Men vi kan se dynamiken - det sker väldigt snabbt och det varar förvånansvärt länge, säger Simberg.

Gruppen planerar att fortsätta samla in data om liposomtransportens dynamik samtidigt som de ansöker om ytterligare finansiering som kommer att möjliggöra mer fokuserad utforskning av mekanismerna som gör transport möjlig.