Forskare har rapporterat ett nytt tillvägagångssätt för att behandla lungcancer med inhalerade nanopartiklar utvecklat vid Wake Forest School of Medicine, en del av Wake Forest Baptist Health.

I denna proof of concept-studie, Dawen Zhao, M.D., Ph.D., docent i biomedicinsk teknik vid Wake Forest School of Medicine, använde en musmodell för att avgöra om metastaserande lungtumörer svarade på ett inhalerbart nanopartikel-immunterapisystem kombinerat med den strålbehandling som vanligtvis används för att behandla lungcancer.

Studien publiceras i det aktuella numret av Naturkommunikation .

Lungcancer är den näst vanligaste cancerformen och den vanligaste orsaken till cancerdöd bland både män och kvinnor. Fler människor dör av lungcancer än av tjocktarm, kombinerade bröst- och prostatacancer. Även om immunterapi är lovande, det fungerar för närvarande på mindre än 20 % av patienterna med lungcancer.

Betydande kliniska bevis tyder på att vid tidpunkten för diagnosen är de flesta patienters tumörer dåligt infiltrerade av immunceller. Denna "kalla" immunmiljö i tumörer hindrar kroppens immunsystem från att känna igen och eliminera tumörcellerna.

Att övervinna denna immunsuppressiva tumörmiljö för att effektivt attackera cancern är för närvarande ett område av stort intresse i forskarvärlden, sa Zhao.

Tidigare tillvägagångssätt har involverat direkt injektion av immunmodulatorer i tumörer för att öka deras immunsvar. Dock, detta tillvägagångssätt är i allmänhet begränsat till ytliga och lättåtkomliga tumörer, och kan bli mindre effektiva om upprepade injektioner behövs för att upprätthålla immunsvaret.

"Målet med vår forskning var att utveckla ett nytt sätt att omvandla kalla tumörer till heta, immunresponsiva tumörer, " sa Zhao. "Vi ville att det skulle vara icke-invasivt utan nålinjektion, kunna komma åt flera lungtumörer samtidigt, och vara säker för upprepad användning. Vi hoppades att detta nya tillvägagångssätt skulle stärka kroppens immunsystem för att mer effektivt bekämpa lungcancer."

Nanopartikel-immunterapisystemet som Zhao och hans team utvecklade gav immunstimulerande medel via inhalation till en musmodell av metastaserad lungcancer. Den immunstimulerande nanopartikeln som, när den deponeras i lungluftsäckarna, togs upp av en specifik typ av immunceller, kallas antigenpresenterande celler (APC).

Det immunstimulerande medlet, cGAMP, i nanopartikeln släpptes sedan in i cellen, där stimulering av en viss immunväg (STING) aktiverade APC-cellen, vilket är ett kritiskt steg för att inducera systemiskt immunsvar.

Teamet visade också att kombinationen av nanopartikelinandning med strålning som applicerades på en del av en lunga ledde till regression av tumörer i båda lungorna och förlängd överlevnad för mössen. Dessutom, teamet rapporterade att det helt eliminerade lungtumörer hos några av mössen.

Genom mekanistiska studier bekräftade teamet sedan att inhalationssystemet omvandlade dessa initialt kalla tumörer i båda lungorna till heta tumörer som var gynnsamma för robust anti-cancerimmunitet.

Zhaos inhalerbara immunterapi ger flera viktiga fördelar jämfört med tidigare metoder, särskilt förmågan att komma åt djupt sittande lungtumörer eftersom den nanopartikelbärande aerosolen utformades för att nå alla delar av lungan, och genomförbarheten av upprepad behandling med användning av en icke-irriterande aerosolformulering.

Behandlingen visade sig vara väl tolererad och säker utan att orsaka negativ immunrelaterad besvär hos mössen.

Wake Forest School of Medicine-forskare har lämnat in en provisorisk patentansökan för det inhalerbara nanopartikel-immunterapisystemet.