University of Illinois forskare skickar små drogladdade nanopartiklar på ett uppdrag för att söka och förstöra cancerstamceller, de svårfångade och sällsynta cellerna som kan orsaka cancer att komma tillbaka även när år har gått sedan den första tumören behandlades.

I en studie ledd av Dipanjan Pan, en Illinois professor i bioteknik, forskare designade nanopartiklar som specifikt binder till ett protein som markerar ytan på bröstcancerstamceller. Inkapslat i partiklarna finns läkemedlet niclosamid - ett läkemedel som vanligtvis ordineras runt om i världen för att behandla bandmaskinfektioner, men i cancerstamceller stänger det av nyckelgenvägar som ger cellerna de stamliknande egenskaper som gör att de kan växa och spridas.

"Det är avgörande att administrera behandlingar för redan utvecklade tumörer, men, långsiktig överlevnad och att inte låta det komma tillbaka är lika viktigt, "Sade Pan. "Vi vill förstöra de celler som är gömda i vävnaden och få cancern att komma tillbaka eller sprida sig till andra delar av kroppen."

Cancerstamceller representerar en liten bråkdel av celler i en tumör, men det tar bara en eller två för att så en ny tumör, sa Pan. Utmaningen för läkare och forskare är inte bara att hitta dessa celler, men behandla dem. Pans grupp skapade nanopartiklar som riktar sig mot ett protein som heter CD44, som bara visas på ytan av cancerstamceller, och testade dem på bröstcancertumörer i cellkulturer och i levande möss.

"Jag kallar dem" GPS-aktiverade nanopartiklar, eftersom de bara söker upp de celler som har cancerstamcellsegenskaper. Sedan låser de sig på cellerna och levererar läkemedlet, sa Pan, också en fakultetsmedlem vid Carle Illinois College of Medicine och Beckman Institute for Advanced Science and Technology. "Som vi förstår det, detta är den första demonstrationen av att leverera cancerstamcellsriktad terapi med en nanopartikel."

Forskarna använde nanopartiklarna för att leverera niklosamid, som finns på Världshälsoorganisationens lista över nödvändiga läkemedel, ett index över de säkraste och mest effektiva läkemedlen i världen. Pans grupp fann tidigare att niklosamid fungerar på en speciell genregleringsväg i cancerstamceller.

I den nya studien publicerad i tidskriften Molecular Cancer Therapeutics , cancerstamcellerna förlorade sina stamliknande egenskaper efter behandling med de niklosamidbärande målinriktade nanopartiklarna, vilket gör dem mindre kapabla att få cancern att återkomma eller metastasera. Forskarna såg också en signifikant minskning av den totala tillväxten av cancerceller, både i cellkulturerna och i mössen.

Genom att använda ett redan godkänt läkemedel och lätttillverkade nanopartiklar, Pan hoppas att detta system kan bli en tillgänglig och kostnadseffektiv behandling för att förhindra återfall av cancer hos patienter

"Vi använde avsiktligt ett extremt billigt läkemedel. Det är generiskt och vi kan masstillverka det i mycket stor skala, " sade Pan. "Nanopartiklarna är en polymer som vi kan göra i stor skala - den är mycket definierad och konsekvent, så vi vet exakt vad vi levererar. Resten av processen är bara självmontering."

"Detta arbete är också viktigt för framtida forskare som arbetar inom området cancerstamceller, " sa postdoktorn Santosh Misra, studiens första författare. "Vi beskrev och bekräftade proteinerna och generna som ansvarar för vitala processer i dessa celler, och det öppnar nya vägar för att göra bättre terapier."

Forskarna arbetar med att skapa en kombinationsterapi som kan ge läkemedel mot primär cancer, såsom traditionella kemoterapier, samt riktade medel som kan behandla cancerstamceller. De testar också läkemedelsleveranssystemet för nanopartiklar i stora djurmodeller för att föra det ett steg närmare kliniken.