Kemister finansierade av SNSF har skapat en ny förening för flexibel läkemedelsleverans som specifikt riktar sig till prostatacancerceller. Inkorporerar fyra olika molekyler, föreningen förhindrar tumörceller från att föröka sig, kan upptäckas med medicinsk bildbehandling och har uthållighet i blodomloppet.

Vanligtvis, ett läkemedel administreras urskillningslöst och det mesta når inte de sjuka vävnaderna. Målet med precisionsmedicin är att öka effektiviteten av terapeutiska substanser genom att endast leverera dem till rätt mål. Detta kräver ett anpassat läkemedelstillförselsystem. Ett team finansierat av Swiss National Science Foundation har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt baserat på grafennanoflingor, som är extremt små bitar av grafen (ett regelbundet atomtunt arrangemang av kolatomer). De lade till olika typer av molekyler till enskilda nanoflingor för att omvandla dem till ett anpassat system för läkemedelsleverans. Resultaten publiceras Kemivetenskap .

Som legoklossar

Jason Hollands team vid universitetet i Zürich lyckades fästa fyra sorters molekyler till enstaka grafennanoflingor för att genomsyra dem med specifik kapacitet:transportera ett läkemedel mot cancer, levererar det bara till vissa cancerceller, gör det synligt genom medicinsk bildbehandling och förlänger dess vistelse i blodomloppet. I ett andra steg, teamet testade varje funktion för att verifiera att den nya föreningen fungerar som förväntat.

"Vårt arbete visar hur man använder grafennanoflingorna som en universell leveransmekanism, " förklarar doktorand Jennifer Lamb, publikationens första författare. "De kan användas som en ställning där man kan lägga till skräddarsydda komponenter, lite som legoklossar. Detta är möjligt på grund av deras kemiska struktur:kanten på flingan är gjord av karboxylgrupper - CO2H - där ytterligare molekyler kan fästas."

Nya substanser mot cancer

Först, medarbetare vid University College London producerade grafennanoflingorna från kolnanorör. Sedan fäste Zürich-teamet fyra molekyler till enstaka flingor. Den första molekylen, ispinesib, är ett läkemedel under utveckling som stoppar mitos (celldelning) och därigenom förhindrar tillväxt av tumörer. Den andra molekylen är en peptid som binder till prostataspecifika membranantigener (PSMA), som överuttrycks i prostatacancerceller. Den tredje molekylen (DFO) är en burliknande molekyl som effektivt fångar upp radioaktivt gallium, en isotop som rutinmässigt används vid PET-skanning (positronemissionstomografi). Denna vanliga medicinska avbildningsteknik hjälper först att diagnostisera prostatacancer och sedan för att säkerställa att substansen levereras till de sjuka vävnaderna. Till sist, forskarna fick föreningen att interagera med albumin i blodet; detta förhindrar dess snabba filtrering av njurarna och ökar tiden den stannar i cirkulationen.

I ett andra steg, teamet testade den nya substansen. Studier utförda på kulturer av prostatacancerceller visade att deras delning och tillväxt verkligen stoppades. Hos levande möss, PET-avbildning visade att föreningen ackumuleras i sjuka vävnader, men inte tillräckligt länge, säger Lamb:"På grund av deras ringa storlek, konstruktionerna utsöndras fortfarande för snabbt för en bibehållen terapeutisk effekt. Men våra experiment visade sätt att påverka läkemedelsutsöndringen genom att ändra strukturen på grafenet." Teamet experimenterar nu med andra kombinationer som involverar antikroppar istället för små peptider:antikropparna binder bättre till cancerceller, och deras större storlek bör få dem att stanna längre i blodomloppet.

"Vår forskning är grundläggande, och mycket mer arbete kommer att behövas för att utveckla ett nytt läkemedel, " säger projektledaren Jason Holland. "Men våra resultat öppnar lovande nya vägar för onkologisk precisionsbehandling såväl som för terapeuter. Denna kombination av terapeutiska medel och diagnostiska verktyg kan hjälpa till att säkerställa att behandlingen är lämplig för sjukdomen, och för patienten."