Antikroppsbaserad avbildning av en särskilt aggressiv form av bröstcancer genomgår kliniska prövningar över hela världen, men vägen från försök till ansökan hämmas av ett stort hinder:säkerheten.

Oro härrör från ineffektiv tumörinriktning, vilket kan resultera i ansamling i benmärgen, lever och njurar av det radioaktiva materialet som behövs för avbildningen. De senaste ansträngningarna har fokuserat på leveransfordon i nanoskala med immunkomponenter, men dessa fordon är ofta fortfarande för stora (20 nanometer eller större) för renal clearance efter bildbehandling.

Ulrich Wiesner, Spencer T. Olin professor i teknik i materialvetenskap och teknik vid Cornell University, i samarbete med Dr Michelle Bradbury från Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC) och Weill Cornell Medicine, har föreslagit ett nytt tillvägagångssätt med hjälp av ultrasmå kiseldioxidnanopartiklar – mer känd som "Cornell dots" (eller C-dots) – uppfanns i hans labb för mer än ett dussin år sedan.

Deras team – inklusive forskare vid läkemedelsföretaget MedImmune – har utrustat C-prickarna med antikroppsfragment. Eftersom de resulterande konjugaten är mindre än 8 nanometer, dessa C-punkter möjliggör renal clearance samtidigt som de uppnår den specificitet som krävs för effektiv tumörmålsökning.

De rapporterar sin upptäckt i "Ultrasmå målinriktade nanopartiklar med konstruerade antikroppsfragment för avbildningsdetektion av HER2-överuttryckande bröstcancer, " publicerad 8 oktober in Naturkommunikation . Feng Chen, senior forskare vid MSKCC, och Kai Ma, postdoktor vid Wiesnerlabbet, är co-lead författare.

Wiesner sa att denna forskning skapar "en helt ny bana" för att använda antikroppsfragment för ett antal sjukdomar, cancer i synnerhet, och för diagnostik såväl som läkemedelstillförsel - när de kombineras i en enda enhet även känd som "teranostik".

"Det här är första gången vi har arbetat med dessa antikroppsfragment, Wiesner sa, "och därigenom utnyttja antikropparnas kraft i kampen mot cancer."

Cornell dots och deras nyare generation – kallade "Cornell prime dots, " eller helt enkelt C'-punkter - har utvecklats sedan Wiesner och hans grupp introducerade dem 2005 och sedan, i samarbete med Bradbury, en första klinisk prövning ansåg att de var säkra för människor 2014. För två år sedan, prickarna visade sig ha förmågan att inte bara upptäcka cancerceller utan att vara självterapeutiska och därmed faktiskt döda dem.

Denna senaste forskning sätter C-prickar tillbaka i rollen som cancerupptäckare, men lägger till en "tumörfinnare" i form av ett antikroppsfragment. De använde ett speciellt fragment av den Y-formade antikroppen, i motsats till hela molekylen, för att hålla C'-punkten inom storlekströskeln för renal clearance.

Målet:HER2-positiv bröstcancer, mer aggressiv och dödlig än HER2-negativ cancer, vilket gör det till ett attraktivt mål för ny diagnostik och terapier. I samarbetet, MedImmune konstruerade ett antikroppsfragment specifikt för att rikta in sig på HER2-proteinet och ett konjugationsställe som inte stör dess bindningsaktivitet. Grupperna Wiesner och Bradbury, under tiden, arbetade tillsammans för att fästa den på C'-punktytan för att hålla det totala konjugatet under 8 nanometer i diameter.

Själva punkten syntetiserades på ett sätt som gav den fem distinkta funktioner, allt inom dess ultralilla storlek på 6 till 7 nanometer.

Både in vitro och in vivo (mus) inriktning av HER2-positiva bröstcancerceller var framgångsrik, med in vivo tumörupptag av de injicerade prickarna så hög som 17,2 procent, det högsta som Wiesner och Bradbury har uppnått i all sin C-prick-forskning.

"Injektionen cirkulerar genom blodet och måste fly kärlsystemet, måste diffundera genom bindväven, måste associera med tumören och sedan typ penetrera tumörkroppen, ", sa Wiesner. "Vi vill ha 100 procent – ​​alla vill ha 100 procent. Men när du tänker på alla andra saker som konkurrerar om fordonet på andra ställen i kroppen, 17 procent är inte så litet."

Bradbury, som tillsammans med Wiesner leder MSK-Cornell Center for Translation of Cancer Nanomedicines, kallar C'-punkten för en "game-changer" i nanopartikelbaserad läkemedelsleverans.

"Dessa forskningsrön är mycket spännande, " Hon sa, "som de föreslår skulle vi specifikt kunna leverera en mängd olika småmolekylära terapier - kemoterapi, inhibitorer och strålbehandling - utan den toxicitet som vanligtvis hittas med större partikelsonder."