En nyligen genomförd studie, knuten till Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) har introducerat ett nytt riktat läkemedelsleveranssystem i kampen mot cancer.

Ett team av forskare, knuten till UNIST har nyligen introducerat ett nytt riktat läkemedelslevereringssystem som kan förbättra de farmakologiska och terapeutiska egenskaperna hos konventionella cancerbehandlingar. Den nya tekniken har dramatiskt förbättrat säkerheten och effektiviteten genom användningen av den supramolekylärt byggda proteinkorona-skölden som målinriktningsmedel genom att reglera gränssnitten mellan nanopartiklar och biologiska system.

Detta genombrott har tillsammans letts av professor Ja-Hyoung Ryu, Professor Sebyung Kang, och professor Chaekyu Kim vid School of Life Sciences vid UNIST. Deras resultat har publicerats online i Naturkommunikation (IF:12.353) den 31 oktober, 2018.

Riktat läkemedelstillförselsystem hänvisar till metoden som selektivt transporterar läkemedel till riktade vävnader, organ, och celler genom en mängd olika läkemedelsbärare. Även om tiotusentals läkemedelstillförselsystem har utvecklats, effekten har varit minimal. Detta beror på att hundratals proteiner i kroppen fastnar i läkemedelsleveranssystemet (proteincorona-fenomen). På grund av detta fenomen, även när läkemedlet når ett mål som en cancercell, behandlingseffektiviteten är mycket låg, och andra biverkningar har observerats, som kan orsaka giftiga biverkningar.

"Det rapporterades att det är möjligt att lindra effekten av proteinkorona på målläkemedelsleverans genom bildandet av en skyddande sköld, består av välstrukturerade specialproteiner som är mycket stabila och inte interagerar med varandra, " säger professor Ryu. "Den nya tekniken är ungefär som strategin där du tar kontroll över dina fiender, använder fiender."

I det här arbetet, forskargruppen introducerade konceptet protein corona shield (PCS) för ett effektivt måltillförselsystem för läkemedel. Genom att använda rekombinant DNA-teknik, forskargruppen har skapat rekombinanta fusionsproteiner med förbättrad fysisk stabilitet och cancerselektiv målsökningsförmåga. Detta fusionsprotein, sedan, användes som en sköld för att kapsla in ytan av nanopartikelläkemedelsbärare, konstruerar alltså PCS-nanopartiklar (PCSN).

I princip, nanopartikelläkemedelsbärare med en målligand förlorar sin målinriktningsförmåga när de beläggs med blodproteiner i en biologisk miljö. Dock, det nya PCS-systemet kan hämma blodproteinadsorption för att upprätthålla målförmågan och undvika oönskad clearance av det mononukleära fagocytsystemet.

För att förstå interaktionerna mellan PCSN och externa biologiska komponenter, forskargruppen har skapat en miljö som liknar mänskliga biologiska system. Detta har analyserats via datorsimulering. Resultaten
visade cirka 10 gånger större terapeutisk effekt för att förhindra invasionen av oönskade externa proteiner.

De undersökte också effekten av läkemedelstillförsel med hjälp av immunceller och cancerceller. PCS-läkemedelsleveranssystemet kan döda cancerceller utan att fångas upp av immunceller, även efter långvarig exponering för biologiska miljöer. I musmodeller av cancer, teamet fann att PCSN uppvisar lägre toxicitet, samt utmärkt förmåga att rikta tumörer.

"Bortsett från att behandla cancer, våra resultat kan också tillämpas på en mängd olika områden, såsom diagnos och behandling av olika sjukdomar, såväl som värmeoptisk terapi, " säger professor Ryu. "Vi planerar att introducera en plattform som kommer att utföra olika roller och samtidigt utforma rekombinanta proteiner på olika sätt i framtiden."

Han lägger till, "Det kommer att vara möjligt att få tillgång till den universella plattformen, ett långvarigt mål för nanoteknik. Det är också meningsfullt att vi har säkrat källteknologin för ett nytt målinriktat läkemedelslevereringssystem."