En ny syntetisk proteinnanopartikel som kan glida förbi den nästan ogenomträngliga blod-hjärnbarriären kan leverera cancerdödande läkemedel direkt till maligna hjärntumörer, visar ny forskning från University of Michigan.

Studien är den första som visar ett intravenöst läkemedel som kan passera blod-hjärnbarriären.

Upptäckten, påvisades i möss, skulle kunna möjliggöra nya kliniska terapier för behandling av glioblastom, den vanligaste och mest aggressiva formen av hjärncancer hos vuxna, och en vars incidens ökar i många länder. Dagens medianöverlevnad för patienter med glioblastom är cirka 18 månader; den genomsnittliga 5-årsöverlevnaden är under 5 %.

I kombination med strålning, U-M-teamets intravenöst injicerade terapi ledde till långtidsöverlevnad hos sju av åtta möss. När dessa sju möss upplevde ett återfall av glioblastom, deras immunsvar startade för att förhindra cancerns återväxt – utan några ytterligare terapeutiska läkemedel eller andra kliniska behandlingar.

"Det är fortfarande lite av ett mirakel för oss, sa Joerg Lahann, Wolfgang Pauli kollegiala professor i kemiteknik och en medförfattare på tidningen, som dyker upp i Naturkommunikation . "Där vi skulle förvänta oss att se vissa nivåer av tumörtillväxt, de bildades helt enkelt inte när vi utmanade mössen igen. Jag har arbetat inom detta område i mer än 10 år och har inte sett något liknande."

Resultaten tyder på att U-M-teamets kombination av terapeutiska läkemedel och metoder för leverans av nanopartiklar inte bara utrotade den primära tumören, men resulterade i immunologiskt minne, eller förmågan att snabbare känna igen – och attackera – kvarvarande maligna cancerceller.

"Detta är ett stort steg mot klinisk implementering, sade Maria G. Castro, R. C. Schneiders kollegiala professor i neurokirurgi och en medförfattare på tidningen. "Detta är den första studien som visar förmågan att leverera terapeutiska läkemedel systemiskt, eller intravenöst, som också kan passera blod-hjärnbarriären för att nå tumörer."

Fem år sedan, Castro visste hur hon ville rikta in sig på glioblastom. Hon ville stoppa en signal som cancerceller skickar ut, känd som STAT3, att lura immunceller att ge dem säker passage i hjärnan. Om hon kunde stänga av den vägen med en inhibitor, cancercellerna skulle exponeras och immunförsvaret skulle kunna eliminera dem. Men hon hade inte ett sätt att ta sig förbi blod-hjärnbarriären.

Hon deltog i en workshop på Biointerfaces Institute, som Lahann leder, och de två diskuterade problemet. Lahanns team började arbeta på en nanopartikel som kunde föra en STAT3-hämmare förbi blod-hjärnbarriären.

Ett protein som kallas humant serumalbumin, som finns i blodet, är en av få molekyler som kan passera blod-hjärnbarriären, så Lahanns team använde det som den strukturella byggstenen för sina nanopartiklar. De använde syntetiska molekyler för att länka ihop dessa proteiner och fäste sedan STAT3-hämmaren och en peptid som heter iRGD, som fungerar som en tumörsökanordning.

Under tre veckor, en kohort möss fick flera doser av den nya nanomedicinen, förlänger möss medianöverlevnad till 41 dagar, upp från 28 dagar för obehandlade. Efter den framgången, teamet utförde en andra musstudie med läkemedlet vid sidan av dagens nuvarande standard för vård:fokuserad strålbehandling. Sju av de åtta mössen nådde långtidsöverlevnad och verkade helt tumörfria, utan tecken på maligna, invasiva tumörceller.

Forskarna säger att deras syntetiska proteinnanopartiklar skulle kunna adopteras, efter vidareutveckling och prekliniska tester, att leverera andra småmolekylära läkemedel och terapier till för närvarande "odugliga" solidbaserade tumörer.

Pappret, "Systemisk hjärntumörleverans av syntetiska proteinnanopartiklar för glioblastomterapi, " dyker upp i Naturkommunikation .