IBS-forskare har rapporterat en ny inriktningsstrategi som tillåter djup tumörpenetration av läkemedelsladdade nanopartiklar. De inducerade länkningen av immuncellinriktade antikroppar till läkemedelsladdade nanopartiklar på cellerna, istället för att ta upp dem i cellerna eller använda antikropp-nanopartikelkonjugat.

Små nanobotar som flödar genom kroppen för att reparera skadade celler. En gång tänkt att betraktas som science fiction, dessa mikrorobotar blir verklighet med en rad experimentella försök. Det anses allmänt att nanopartiklar är så små att de kan ströva fritt över hela kroppen efter administrering. Dock, detta är bara delvis sant. I en tumör, nanopartiklar kan göra intrång i tumörer bara så djupt som 100 µm från kärlen. Diffusionen av nanopartiklarna kan också hindras av flera barriärer, såsom tät tumörvävnad, högt interstitiellt tryck, och inhomogen vaskulär fördelning. Således, cancerceller som finns djupt i vävnaden kan överleva, vilket resulterar i återfall.

Intressant, det rapporteras att immunceller tenderar att ackumuleras vid djupa tumörer. När tumörer växer ur blodtillförseln, immunceller rekryteras företrädesvis till en tumörmikromiljö för att stödja blodtillförseln till tumörer och vävnadsremodellering. Det har gjorts flera försök att använda immunceller för att leverera anti-cancerläkemedel till de regioner som är otillgängliga med konventionella inriktningsmetoder. Eftersom de flesta av dem kräver tidskrävande manipulationer för att extrahera, växa, och injicera celler, denna ex vivo-process minskar behandlingens effektivitet. Andra undersökte sätt att få antikroppsbärande nanopartiklar till att inrikta sig på immunceller. På nytt, detta tillvägagångssätt visar sig vara ineffektivt eftersom nanopartiklar bulkar ihop med kemoterapiläkemedlet och inte kan nå beteckningarna effektivt.

I en tidning publicerad i Journal of the American Chemical Society , det gemensamma forskarteamet som leds av direktör Taeghwan Hyeon vid Center for Nanopartiklar inom Institute for Basic Science (IBS) i Daejeon, Dr Seung-Hae Kwon vid Korea Basic Science Institute i Seoul, och prof. Nohyun Lee vid Kookmin University i Seoul, Sydkorea rapporterade en ny inriktningsstrategi som tillåter djup tumörpenetration av läkemedelsladdade nanopartiklar. De använde en "klickreaktion, " en kemisk reaktion som lätt förenar molekylära byggstenar precis som två delar av ett säkerhetsbälte "klickar" för att spänna. "Vår idé var att inducera länkningen av immuncellinriktade antikroppar till läkemedelsladdade nanopartiklar på cellerna, istället för att ta upp dem i cellerna eller använda antikropp-nanopartikelkonjugat. De flesta andra studier gjorde det och gav inte tillfredsställande resultat, " noterar professor Nohyun Lee, motsvarande författare till studien.

I en klickreaktion, kemiska reagens möjliggör en enkel länk av onaturliga kemiska grupper till vilken plats som helst av ett målprotein med hög platsselektivitet. I studien, forskare använde klickreaktionen mellan trans-cyklookten och tetrazin. Trans-cyklookten-funktionaliserade antikroppar injiceras i möss för att märka tumörinfiltrerande immunceller. Efter en viss tid, tetrazinfunktionaliserade mesoporösa kiseldioxidnanopartiklar administreras så att de "klickar" för att länka till immunceller. "Denna strategi för klickreaktionsassisterad immuncellsmålinriktning (CRAIT) "invaderade" framgångsrikt de avsedda områdena:fluorescensavbildning i realtid av tumörvävnaden visar att rörliga immunceller transporterar nanopartiklarna som ses i figur 2. Jämfört med passiv målinriktning, CRAIT-metoden gav en dubbel minskning av tumörbördan i aggressiva bröstcancermodeller, " förklarar Dr. Soo Hong Lee, studiens första författare. Nanopartiklarna laddade med ett läkemedel mot cancer, doxorubicin, påverkade inte cellernas viabilitet och migration.

Regissör Taeghwan Hyeon, motsvarande författare till studien säger, "Den intratumorala distributionen av nanopartiklar som levereras med CRAIT-metoden var nyckeln till att övervinna begränsningarna hos konventionella leveransmetoder. Denna studie kommer att bredda tillämpningen av nanoläkemedel."

Eftersom CRAIT-metoden bygger på klickreaktionen, det kan appliceras på olika leveransfordon inklusive miceller, liposomer, och andra nanopartiklar. Dessutom, om tillräckliga antikroppar finns tillgängliga, olika cirkulerande celler kan användas som leveransvehiklar. Eftersom de cirkulerande cellerna är involverade i olika inflammatoriska sjukdomar, täckningen av CRAIT-metoden är inte begränsad till cancer. Den mångsidiga CRAIT-metoden är enkel, som kräver modifiering av antikroppar och nanopartiklar med hjälp av välutvecklad biokonjugeringsreaktion.