Multidrug resistens (MDR) - en process där tumörer blir resistenta mot flera läkemedel - är den främsta orsaken till misslyckande med cancerkemoterapi. Tumörceller förvärvar ofta MDR genom att öka sin produktion av proteiner som pumpar ut läkemedel ur cellen, vilket gör kemoterapierna ineffektiva. Nu, forskare som rapporterar i ACS' Nanobokstäver har utvecklat nanopartiklar som släpper ut kalciumskurar inuti tumörceller, hämmar läkemedelspumpar och reverserar MDR.

Ett pumpprotein som kallas P-glykoprotein (P-gp) spelar ofta en nyckelroll vid MDR. P-gp finns i cellmembranet, där den använder energi i form av adenosintrifosfat (ATP) för att pumpa ut läkemedel ur tumörceller. Forskare har försökt blockera P-gp på olika sätt, såsom med småmolekylära hämmare eller genom att utarma ATP. Dock, de strategier som hittills använts kan orsaka biverkningar, eller så är de instabila i kroppen. Vissa av behandlingarna kan vara svåra att förbereda. Kaixiang Zhang, Zhenzhong Zhang, Jinjin Shi och kollegor ville blockera P-gp med ett annat tillvägagångssätt. Tidigare forskning antydde att överbelastning av tumörceller med kalciumjoner både kan minska produktionen av P-gp och minska ATP-nivåerna. Men teamet behövde hitta ett sätt att leverera kalciumskurar, tillsammans med ett kemoterapiläkemedel, inuti cancerceller.

Forskarna gjorde en "kalciumjonnanogenerator" (TCaNG) genom att ladda kalciumfosfatnanopartiklar med kemoterapiläkemedlet doxorubicin och sedan belägga dem med molekyler som skulle göra det möjligt för TCaNG att rikta in sig på och komma in i cancerceller. Väl inne i cellerna, TCaNGs gick in i ett surt fack, där TCaNG sönderfallit, frigör både doxorubicin och utbrott av kalciumjoner. När teamet testade TCaNG på cancerceller i en petriskål i labbet, både ATP- och P-gp-produktionen minskade, vilket gjorde det möjligt för doxorubicin att döda de tidigare resistenta tumörcellerna. När den testades i tumörbärande möss, TCaNG-behandlade möss visade signifikant mindre tumörer efter 21 dagars behandling än kontrollmöss, utan uppenbara biverkningar.