Forskare vid Purdue University utvecklar och validerar patentsökt poly (mjölk-samglykolsyra), eller PLGA, nanopartiklar modifierade med adenosintrifosfat eller ATP, för att förbättra immunterapieffekterna mot maligna tumörer.
Nanopartiklarna frisätter långsamt läkemedel som inducerar immunogen celldöd, eller ICD, i tumörer. ICD genererar tumörantigener och andra molekyler för att föra immunceller till en tumörs mikromiljö. Forskarna har fäst ATP till nanopartiklarna, som också rekryterar immunceller till tumören för att initiera antitumörimmunsvar.
Yoon Yeo leder ett team av forskare från College of Pharmacy, Metabolite Profiling Facility i Bindley Bioscience Center och Purdue Institute for Cancer Research för att utveckla nanopartiklarna. Yeo är biträdande avdelningschef och Lillian Barboul Thomas professor i industriell och molekylär farmaceutik och biomedicinsk teknik; hon är också medlem i Purdue Institute for Drug Discovery och Purdue Institute for Cancer Research.
Forskarna validerade sitt arbete med paklitaxel, ett kemoterapiläkemedel som används för att behandla flera typer av cancer. De fann att tumörer växte långsammare hos möss behandlade med paklitaxel inneslutna i ATP-modifierade nanopartiklar än hos möss behandlade med paklitaxel i icke-modifierade nanopartiklar.
"När de kombineras med ett befintligt immunterapiläkemedel, eliminerade de ATP-modifierade, paklitaxel-laddade nanopartiklarna tumörer i möss och skyddade dem från återutmaning med tumörceller," sa Yeo.
Forskningen har publicerats i ACS Nano .
Immunterapi är ett lovande sätt att bekämpa cancer, men Yeo sa att det inte gynnar en stor population av patienter eftersom de inte har de kraftfulla immunceller som behövs för att bekämpa tumörer.
"Farmakologiska medel för att aktivera immunceller kan direkt ges till tumörer," sade Yeo. "Då kan immunsystemet bekämpa inte bara de behandlade tumörerna utan även obehandlade tumörer på avlägsna platser när de aktiverade immuncellerna cirkulerar i blodomloppet."
Yeo sa dock att de flesta tumörer med dåliga prognoser inte alltid är lokaliserade eller tillgängliga. Därför kan det hända att de inte behandlas effektivt med lokal terapi. Hon och hennes team föreställde sig systemisk leverans av immunterapi, men det finns utmaningar.
"För framgångsrik systemisk administrering måste aktiva ingredienser som stimulerar antitumörimmunsvar samtidigt vara närvarande i tumörer för att utöva samordnade effekter på målet," sa Yeo. "Ingredienserna måste också bibehålla sin aktivitet tills de når tumörer, men inte orsaka toxiska effekter utanför målet. Dessutom erbjuder de bärare som traditionellt används vid lokal läkemedelsleverans begränsad användbarhet vid systemisk applicering eftersom de kanske inte är kompatibla med blodkomponenter."
Yeo och hennes kollegor använde biokompatibla polymera nanopartiklar för att leverera immunterapiföreningar och modifierade dem för att säkert aktivera immunsystemet.
"Vi använde poly (mjölk-sam-glykolsyra), eller PLGA, nanopartiklar baserade på den starka erfarenheten av polymeren i FDA-godkända produkter och dess rutinmässiga användning i systemisk leverans av dåligt vattenlösliga läkemedel," sade Yeo.
Tester verifierade att de ATP-modifierade PLGA-nanopartiklarna tolererades väl i möss efter flera systemiska injektioner. De kunde rekrytera dendritiska celler, immuncellerna som känner igen tumörantigener och tar med sig specialiserade immunceller för att bekämpa tumörer.
"Dessutom visades nanopartiklarna kontrollera frisättningen av paklitaxel för att minimera dess systemiska toxicitet," sa Yeo.
Yeo och hennes kollegor kommer att fortsätta sitt arbete med de ATP-modifierade nanopartiklarna.
"Vi arbetar för närvarande på att förbättra leveransen av nanopartiklar till tumörer och kombinera dem med andra behandlingar som kommer att kringgå motståndet mot den nanopartikellevererade immunterapin," sa Yeo. "För att finansiera dessa ansträngningar kommer vi att ansöka om fortsatt stöd från National Institutes of Health. Vi är också öppna för industripartnerskap för att ta denna teknik till kliniken."
Mer information: Soonbum Kwon et al, Systemic Delivery of Paclitaxel by Find-Me Nanoparticles Aktiverar antitumörimmunitet och eliminerar tumörer, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c11445
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av Purdue University
