University of Arizona Health Sciences forskare avslutade nyligen en studie som har potential att förbättra cancerbehandlingen för kolorektal cancer och melanom genom att använda nanoteknik för att leverera kemoterapi på ett sätt som gör det mer effektivt mot aggressiva tumörer. Resultaten publicerades idag i Naturens nanoteknik.

"Jag har alltid varit intresserad av att utnyttja den inneboende immuniteten för att bekämpa cancer, " sa Jianqin Lu, BPharm, Ph.D., biträdande professor i farmaceutik och farmakokinetik vid UArizona College of Pharmacys avdelning för farmakologi och toxikologi och associerad medlem av UArizona Cancer Center. "För att göra detta på ett säkert och effektivt sätt, nanoteknik spelar in på grund av dess förmåga att förbättra läkemedelsrörelse och terapeutisk effekt, samt potentialen att minska systemiska toxiciteter. Min förhoppning är att dessa innovativa nanoterapeutiska och terapeutiska kurer så småningom kommer att hjälpa cancerpatienter att bekämpa cancer mer effektivt och säkrare."

Immunterapier hjälper till att öka immunsystemets förmåga att bekämpa cancerceller. Immunkontrollpunkter är regulatorer av immunsystemet, som är avgörande för att förhindra att kroppen attackerar friska celler urskillningslöst. Vissa typer av cancer kringgår dessa kontrollpunkter, tillåter cancerceller att undvika upptäckt och fortsätta spridas. Immunkontrollpunktsblockad (ICB) är en nyare terapi som i huvudsak kan "släppa bromsarna" på immunsystemet och hjälpa kroppen att slå tillbaka.

ICB-terapier är effektiva för vissa typer av cancer, men de fungerar inte för alla patienter. Till exempel, endast cirka 4 % av patienterna med kolorektal cancer, den näst vanligaste orsaken till cancerrelaterade dödsfall i USA, kommer att svara på ICB-terapi, Dr Lu sa.

Ny forskning har fokuserat på sätt att förbättra kraften hos ICB-terapier genom att kombinera dem med kemoterapeutiska medel som kamptotecin. Även om camptothecin är potent, den är också instabil, har dålig löslighet i vatten och kan ha allvarliga biverkningar för friska celler.

Dr Lu och forskargruppen skapade den första nanoterapeutiska plattformen i sitt slag för att övervinna dessa hinder. Med hjälp av en nanoteknologisk leveransmetod, forskare förbättrade camptothecins förmåga att synergisera med ICB-terapier, gör dem mer effektiva mot aggressiva tumörer.

"För att göra en mer effektiv ICB-terapi, vi har utvecklat en nanoterapeutisk plattform som kan byta tumörer från "immun-kall" till "immun-het", '" sa Dr Lu, som också är medlem i BIO5 Institute och Southwest Environmental Health Sciences Center. "Som ett resultat, denna nanoterapeutiska plattform kunde öka effektiviteten av ICB-terapin för att utrota en stor del av tumörer av kolorektal cancer i tidiga skeden samtidigt som den aktiverade kroppens minnesimmunitet, förhindra tumörrecidiv."

Teamet kopplade camptothecin till sfingomyelin, en naturligt förekommande lipid som finns på ytan av celler. Kombinationen av de två molekylerna till en nanovesikel som kallas camptothesome stabiliserat camptothecin, förbättra dess effektivitet och minska systemiska toxiciteter. Den nanotekniska leveransmetoden förbättrade också tumörupptaget av camptothesomen i en gnagarmodell, där den djupt penetrerade tumören med effektiv frisättning av kemoterapin.

Dr. Lu och forskarteamet skapade sedan ett sätt att ladda en immunkontrollpunktshämmare riktad mot en av de viktigaste kontrollpunkterna, indolamin 2, 3-dioxygenas (IDO1), inuti camptothesomes. I kombination med inhibitorer som riktar sig mot andra immunkontrollpunkter som kallas PD-L1 och PD-1, denna nanoterapeutiska strategi eliminerade en betydande del av kliniskt svårbehandlade metastaserande kolorektal cancer och melanomtumörer i sent skede, bana väg för vidare studier.

Forskarna noterar att deras nanoteknologiska plattform kan användas för att leverera en rad cancerterapier, och det har ett betydande försprång i läkemedelsutvecklingspipelinen eftersom det härrör från sfingomyelin, en lipid som redan är godkänd av U.S. Food and Drug Administration.

Dr Lu hoppas kunna samarbeta med onkologer vid UArizona Cancer Center för att ytterligare optimera det nanoterapeutiska systemet för att göra det lämpligt för en klinisk prövning i tidig fas.