Cancerimmunterapi försöker förvandla "kalla" tumörer till "heta" tumörer - de som svarar på immunterapi - genom att väcka och värva kroppens eget immunsystem.

Tyvärr, få människor har nytta av den vanligaste formen av immunterapi, kallade immunkontrollpunktshämmare, och forskare söker aktivt efter nya och säkra molekyler som kallas agonister för att förstärka kroppens immunsvar. Ett lovande läkemedel i kliniska prövningar är STING-agonisten. STING är ett protein som är väsentligt för immunsvaret mot infektion såväl som cancer.

När man letar efter molekyler som skulle förstärka STING-vägen, ett team av forskare vid University of Michigan School of Pharmacy och Rogel Cancer Center tittade på näringsmässiga metalljoner, som vi absorberar från maten, och är viktiga för immunregleringen.

De fann att tillsats av den näringsmässiga metalljonen mangan till STING-agonister ökade STING:s förmåga att bekämpa tumörer upp till 77 gånger, jämfört med STING-agonister som används ensamma, sa James Moon, J.G. Searle professor i läkemedelsvetenskap och professor i biomedicinsk teknik.

När forskare lade manganjonerna till STING-agonister, de bildade kristaller i nanostorlek, vilket signifikant ökade cellulärt upptag av STING-agonister och STING-aktivering av immunceller. För att utveckla en STING-agonist för intravenös administrering, forskarna belade dessa nanokristaller med ett lipidlager (liknande de som finns i mRNA COVID19-vacciner), vilket resulterar i ett nanopartikelsystem som kallas CMP.

De flesta STING-agonister måste tillföras direkt in i tumören, men det här är inte lämpligt för metastaserande cancer, en viktig dödsorsak. Även med intratumorala injektioner, konventionella STING-agonister utmanas av begränsad klinisk respons.

"CMP ökar signifikant cellulärt upptag av STING-agonister, och tillsammans med mangan, CMP utlöser robust STING-aktivering, förvandlar en kall tumör till het tumör, och eliminerar cancer, inklusive de som är helt resistenta mot immunkontrollpunktshämmare, den mest använda cancerimmunterapin, " sa Xiaoqi "Kevin" Sun, en U-M doktorand i farmaci och första författare på tidningen.

Moon sa att det är första gången som nanopartiklar som levererar STING-agonister och metalljoner har utvecklats för intravenös cancerimmunterapi, och detta kan öppna nya dörrar för cancerimmunterapibehandlingar.

Teamet visade de tumörbekämpande effekterna av CMP i olika tumörer, inklusive kolonkarcinom, melanom, och cancer i huvud och hals.

De flesta huvud- och halscancer svarar inte bra på immunkontrollpunktshämmare. För att modellera denna dödliga sjukdom, teamet utvecklade en huvud- och halscancermodell som var helt resistent mot immunkontrollpunktshämmare, sa studiens senior medförfattare Yu Leo Lei, U-M docent i tandvård. Modellen, kallas NOOC1, har över 90 % likhet i mutationssignaturer med rökningsassocierade mänskliga cancerformer.

"I huvud- och halscancertumör, CMP administrerat intravenöst utrotade dessa tumörer i 75 % av mössen, sade Lei. Däremot konventionella STING-agonister hade minimala antitumöreffekter och alla djur dukade under för tumörtillväxt."

Studiegruppen arbetar för närvarande med att testa säkerheten och effekten av CMP på stora djur.

"Vi räknar med att vi kommer att kunna initiera en klinisk fas I-studie för att undersöka effekten av CMP hos cancerpatienter inom en snar framtid, " sa Moon.

Forskningen publicerades i Naturens nanoteknik.