En unik nanopartikel för att leverera en lokal cancerbehandling hämmar tumörtillväxt hos möss, enligt ett team av Penn State-forskare.

Nanopartiklarna, utvecklad av Daniel Hayes, docent i biomedicinsk teknik, har en specifik kemi som gör att ett mikroRNA (miRNA) kan fästa till det. Ett miRNA är en molekyl som när den paras ihop med ett budbärar-RNA (mRNA) hindrar den från att fungera. I detta fall, det förbjuder mRNA i en cancercell från att skapa proteiner, som är avgörande för att cancercellen ska överleva.

I deras studie, forskarna levererade nanopartiklar till cancerceller hos möss genom en IV. När nanopartiklarna byggdes upp i cancerområdet, de använde en specifik våglängd av ljus för att separera miRNA från nanopartiklarna. miRNA paras sedan med ett mRNA i cancercellen, får mRNA att sluta tillverka proteiner. Så småningom, cancercellen dör.

Deras tidning dök upp den 22 juni i tidskriften Biomaterial .

"Denna leveransmetod ger dig tidsmässig och rumslig specificitet, sa Adam Glick, professor i molekylär toxikologi och karcinogenes. "Istället för att ha systemisk leverans av ett miRNA och de associerade biverkningarna, du kan leverera miRNA till ett specifikt vävnadsområde vid en viss tidpunkt genom att exponera det för ljus."

Hayes sa att det är viktigt att ha tidsmässig och rumslig specificitet när man hanterar cancerbehandlingar.

"miRNA kan ha väldigt olika effekter i olika typer av vävnad vilket kan leda till oönskade biverkningar och toxicitet, "Sade Hayes. "Att leverera och aktivera miRNA endast på tumörplatsen minskar dessa biverkningar och kan öka den totala effektiviteten av behandlingen."

Med denna metod, Yiming Liu, en biomedicinsk ingenjörsstudent i Hayes Laboratory, kunde visa att hudtumörer hos cirka 20 möss som fick den miRNA-kopplade nanopartikeln och exponerades för ljus gick tillbaka fullständigt inom 24 till 48 timmar och inte återväxte.

Dessutom, det specifika miRNA som Hayes och Glick använder kan vara mer effektivt för att döda cancerceller än andra liknande metoder.

"Vad som är annorlunda med detta som terapeutiskt medel är att miRNA som vi använder kan reglera en bred uppsättning gener och är särskilt kraftfull för att behandla en heterogen sjukdom som cancer, " sa Liu.

Detta kan innebära att den totala effektiviteten av att döda en cancercell är högre eftersom behandlingen angriper flera punkter i den cellen. Det kan också leda till en minskning av en cancercells förmåga att bli resistent mot behandlingen eftersom miRNA:n kan paras ihop med olika mRNA i cancercellen, diversifiera sätten på vilka det kan stoppa cellen från att producera proteiner.

De typer av cancer som kan vara känsliga för denna typ av behandling inkluderar cancer i munhålan, mag-tarmsystemet eller huden – var som helst som kan utsättas för ljus via en fiberoptisk kabel.

"Vi skulle vilja utveckla detta ytterligare för interna tumörer som är mer signifikanta när det gäller dödlighet, såsom matstrupscancer, sa Glick.