Moderna anticancerterapier syftar till att attackera tumörceller samtidigt som man skonar frisk vävnad. Ett tvärvetenskapligt team av forskare vid Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) och FU Berlin har gjort viktiga framsteg på detta område:forskarna har producerat små nanopartiklar som är utformade för att specifikt inrikta sig på cancerceller. De kan navigera direkt till tumörcellerna och visualisera dem med hjälp av avancerad avbildningsteknik. Både i petriskålar och djurmodeller, forskarna kunde effektivt leda nanopartiklarna till cancercellerna. Nästa steg är att kombinera den nya tekniken med terapeutiska tillvägagångssätt.

HZDR-forskarna börjar med små, biokompatibla nanopartiklar gjorda av så kallade dendritiska polyglyceroler som fungerar som bärarmolekyler. "Vi kan modifiera dessa partiklar och introducera olika funktioner, " förklarar Dr. Kristof Zarschler, forskarassistent vid HZDR:s Institute of Radiopharmaceutical Cancer Research. "Till exempel, vi kan fästa ett antikroppsfragment till partikeln som specifikt binder till cancerceller. Detta antikroppsfragment är vår målgrupp som styr nanopartikeln till tumören."

Målet för de modifierade nanopartiklarna är ett antigen som kallas EGFR (epidermal tillväxtfaktorreceptor). Vid vissa typer av cancer, såsom bröstcancer eller huvud- och halstumörer, detta protein överuttrycks på ytan av cellerna. "Vi kunde visa att våra designade nanopartiklar preferentiellt interagerar med cancercellerna via dessa receptorer, " bekräftar Dr. Holger Stephan, ledare för Nanoscalic Systems Group vid HZDR. "I kontrolltester med liknande nanopartiklar som hade modifierats med en ospecifik antikropp, betydligt färre nanopartiklar ackumulerades vid tumörcellerna."

Forskarna studerade intensivt nanopartiklarnas beteende både i cellkulturer och i en djurmodell. För det här syftet, de försåg nanopartiklarna med ytterligare reporteregenskaper, som Kristof Zarschler förklarar:"Vi använde två komplementära möjligheter. Förutom antikropparna, vi fäste färgämnesmolekyler och radionuklider till nanopartiklarna. Färgämnesmolekylen avger i det nära infraröda spektrumet som penetrerar vävnaden och kan visualiseras med ett lämpligt mikroskop. Färgämnet avslöjar alltså var exakt nanopartiklarna finns." Radionukliden, koppar-64, fyller ett liknande syfte. Den avger strålning som detekteras av en PET-skanner (positronemissionstomografi). Signalerna kan sedan omvandlas till en tredimensionell bild som visualiserar fördelningen av nanopartiklarna i organismen.

Utmärkta egenskaper hos levande organismer

Genom att använda dessa bildtekniker, forskare har kunnat visa att ackumulering av nanopartiklar i tumörvävnaden når maximalt två dagar efter administrering till möss. De märkta nanopartiklarna elimineras därefter via njurarna utan att vara en belastning för kroppen. "De är tydligen idealiska i storlek och egenskaper, ", säger Holger Stephan. "Mindre partiklar filtreras ut ur blodet på bara några timmar och har därför bara en kortsiktig påverkan. Om, å andra sidan, partiklarna är för stora, de samlas i mjälten, lever eller lungor och kan inte avlägsnas från kroppen via njurarna och urinblåsan." Samspelet mellan nanopartiklarna med en exakt storlek på tre nanometer och de bifogade antikroppsfragmenten har uppenbarligen en positiv inverkan på fördelningen och retentionen av antikroppen i organismen samt på dess utsöndringsprofil.

I framtida experiment, HZDR-forskarna vill testa om de kan modifiera sitt system för att bära andra komponenter. Kristof Zarschler beskriver planerna:"Du kan ta dessa nanopartiklar och funktionalisera dem med en aktiv substans. Sedan kan du leverera ett läkemedel direkt till tumören. Det här kan vara en terapeutisk radionuklid som förstör tumörcellerna." Det är också möjligt att fästa antikroppsfragment specifika för andra proteiner än EGFR för att rikta in sig på olika typer av cancer.