University of Wisconsin-Madison forskare har utvecklat nanopartiklar som, i labbet, kan aktivera immunsvar mot cancerceller. Om de visar sig fungera lika bra i kroppen som de gör i labbet, nanopartiklarna kan ge ett effektivt och mer överkomligt sätt att bekämpa cancer.

De är billigare att producera och lättare att konstruera än de antikroppar som ligger till grund för nuvarande immunterapier, vilket som droger kostar tiotusentals dollar i månaden.

"Immunterapi ökar i grunden patientens eget immunsystem för att bättre bekämpa cancerceller, " säger Seungpyo Hong, en professor vid UW-Madison School of Pharmacy. "Antikropparna som används just nu är stora, de är dyra, de är svåra att konstruera, och de visar inte alltid den högsta nivån av effekt heller. Så vi ville utforska andra sätt att aktivera immunförsvaret."

Hong och postdoktorn Woo-jin Jeong ledde studien, publiceras online 2 januari i Journal of the American Chemical Society , med medarbetare vid University of Illinois i Chicago. Det är den första demonstrationen att nanopartiklar kan fungera som immunterapimedel.

Mer forskning behövs för att förstå deras effektivitet i kroppen, men Hong har ansökt om patent på de nya nanopartiklarna och testar dem nu i djurmodeller.

I tester mot labbodlade cancerstammar, nanopartiklarna ökade produktionen av det immunstimulerande proteinet interleukin-2 av T-celler, en typ av immunceller i kroppen, med cirka 50 procent jämfört med ingen behandling. De var lika effektiva som antikroppar. Nanopartiklarna kunde också förbättra effektiviteten av kemoterapiläkemedlet doxorubicin i liknande tester.

I vanliga fall, T-celler producerar ett protein som heter PD-1 som fungerar som en avstängningsknapp för immunsvar. Denna "kontrollpunkt" hjälper till att förhindra att T-celler attackerar friska celler på ett felaktigt sätt.

Vissa cancerceller gömmer sig från immunsystemet genom att lura checkpoints på T-celler. De imiterar friska celler genom att producera proteiner som kallas PD-L1, som binder till avstängningsknappen och låter tumörer gömma sig i fri sikt. Flera immunterapier använder antikroppar - proteiner som binder andra proteiner - mot antingen PD-1 eller PD-L1 för att störa denna koppling.

"Nyckeln här är om du blockerar den bindningen mycket effektivt, du kan nu återaktivera T-cellerna, så att T-cellerna börjar attackera tumörcellerna, säger Hong.

Men en kurs av dessa antikroppar, kända som checkpoint-hämmare, kan kosta uppemot $100, 000 eftersom rena antikroppar är svåra och dyra att producera. Som dessa antikroppar, nanopartiklarna utvecklade forskarna gummi upp PD-L1 på cancerceller så att de inte kan aktivera avstängningsknappen på T-celler. Hongs labb använde ett annat tillvägagångssätt för att uppnå samma effekt.

De tog små bitar, eller peptider, av PD-1-proteinet och fäste dem till grenade nanopartiklar. Nanopartiklarna stabiliserar dessa peptider så att de kan binda till PD-L1 på cancercellerna ungefär som hela PD-1-proteinet kan. De har också många grenar, så att de kan hålla många kopior av PD-1-peptiderna och binda starkare till PD-L1.

I provrör, nanopartiklarna fäste till PD-L1 lika starkt som fullstora antikroppar gjorde. En stark koppling mellan nanopartiklarna och PD-L1 innebär att cancercellerna inte längre kan använda dessa proteiner för att lura T-celler.

Både peptiderna och nanopartiklarna de är fästa vid är enkla och billiga att producera i labbet. Och båda kan lätt mixas med och ändras, så framtida forskning kanske kan optimera dem för att fungera bättre genom att följa denna tidiga proof-of-concept-studie.

"Sammanfattningen är att för första gången, vi utvecklade denna peptid-nanopartikelplattform för immunterapi och hittade tydliga bevis för att detta system har stor potential, " säger Hong. "Vi ser fram emot nästa steg."