Cancerceller har dödats i labbexperiment och tumörtillväxten minskat hos möss, med ett nytt tillvägagångssätt som förvandlar en nanopartikel till en "trojansk häst" som får cancerceller att förstöra sig själv, ett forskarlag vid Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har hittat.

Forskarna skapade sin "trojanska häst" nanopartikel genom att belägga den med en specifik aminosyra - L-fenylalanin - som cancerceller är beroende av, tillsammans med andra liknande aminosyror, att överleva och växa. L-fenylalanin är känt som en "essentiell" aminosyra eftersom det inte kan tillverkas av kroppen och måste tas upp från mat, vanligtvis från kött och mejeriprodukter.

Studier av andra forskarlag har visat att cancertumörtillväxt kan bromsas eller förhindras genom att "svälta" cancerceller på aminosyror. Forskare tror att berövar cancercellerna aminosyror, till exempel genom fasta eller genom specialdieter som saknar protein, kan vara genomförbara sätt att behandla cancer.

Dock, sådana strikta dietregimer skulle inte vara lämpliga för alla patienter, inklusive de som löper risk för undernäring eller de med kakexi – ett tillstånd som härrör från kronisk sjukdom som orsakar extrem vikt och muskelförlust. Vidare, att följa regimerna skulle vara mycket utmanande för många patienter.

Att försöka utnyttja cancercellernas aminosyraberoende men undvika utmaningarna med strikta dietregimer, NTU-forskarna utarbetade ett nytt alternativt tillvägagångssätt.

De tog en nanopartikel av kiseldioxid som betecknades som "Generally Recognized As Safe" av US Food and Drug Administration och belade den med L-fenylalanin, och fann att i laboratorietester med möss dödade det cancerceller effektivt och mycket specifikt, genom att få dem att självförstöra.

Den anti-cancerterapeutiska nanopartikeln är ultraliten, med en diameter på 30 nanometer, eller cirka 30, 000 gånger mindre än ett hårstrå, och heter "Nanoscopic phenylalanine Porous Amino Acid Mimic", eller Nano-pPAAM,

Deras fynd, publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Små , kan hålla ett löfte för framtida design av nanoterapier, sa forskargruppen.

Adjunkt Dalton Tay från School of Materials Science and Engineering, huvudförfattare till studien, sa:"Mot konventionell visdom, vårt tillvägagångssätt innebar att använda nanomaterialet som ett läkemedel istället som en drogbärare. Här, de cancerselektiva och dödande egenskaperna hos Nano-pPAAM är inneboende och behöver inte "aktiveras" av några yttre stimuli. Aminosyran L-fenylalanin fungerar som en "trojansk häst" - en mantel för att maskera det nanoterapeutiska medlet på insidan."

"Genom att ta bort läkemedelskomponenten, vi har effektivt förenklat formuleringen av nanomedicin och kan komma över de många tekniska hinder som hindrar översättningen från bänk till säng av läkemedelsbaserad nanomedicin."

Nano-pPAAMs inneboende terapeutiska egenskaper mot cancer

Som ett bevis på konceptet, forskarna testade effekten av Nano-pPAAM i labbet och på möss och fann att nanopartikeln dödade cirka 80 procent av brösten, hud, och magcancerceller, vilket är jämförbart med konventionella kemoterapeutiska läkemedel som Cisplatin. Tumörtillväxt hos möss med humana trippelnegativa bröstcancerceller reducerades också signifikant jämfört med kontrollmodeller.

Ytterligare undersökningar visade att aminosyrabeläggningen av Nano-pPAAM hjälpte nanopartikeln att komma in i cancercellerna genom aminosyratransportörcellen LAT1. Väl inne i cancercellerna, Nano-pPAAM stimulerar överdriven produktion av reaktiva syrearter (ROS) - en typ av reaktiva molekyler i kroppen - vilket gör att cancerceller självförstörs samtidigt som de förblir ofarliga för de friska cellerna.

Medförfattare Docent Tan Nguan Soon från NTU:s Lee Kong Chian School of Medicine sa:"Med nuvarande läkemedelsbehandling med kemoterapi, ett vanligt problem är att återkommande cancer blir resistenta mot läkemedlet. Vår strategi involverar inte användningen av några farmakologiska läkemedel utan förlitar sig på nanopartiklarnas unika egenskaper för att frigöra katastrofala nivåer av reaktiva syrearter (ROS) för att döda cancerceller."

Ge en oberoende syn, Docent Tan Ern Yu, sa en bröstcancerspecialist vid Tan Tock Seng Hospital, "Det här nya tillvägagångssättet kan ha mycket lovande för cancerceller som inte har svarat på konventionell behandling som kemoterapi. Sådana cancerformer har ofta utvecklat mekanismer för resistens mot de läkemedel som för närvarande används, gör dem ineffektiva. Dock, cancercellerna kan potentiellt fortfarande vara mottagliga för "trojansk häst"-metoden eftersom den verkar genom en helt annan mekanism - en som cellerna inte kommer att ha anpassat sig till."

Forskarna ser nu efter att ytterligare förfina designen och kemin av Nano-pPAAM för att göra den mer exakt när den riktar in sig på specifika cancertyper och uppnå högre terapeutisk effekt.

Detta inkluderar att kombinera deras metod med andra terapier såsom immunterapi som använder kroppens immunförsvar för att bekämpa cancer.