Att hitta den bästa metoden för att leverera kemoterapeutiska läkemedel till tumörceller kan vara svårt. Helst riktar behandlingarna sig mot tumörceller samtidigt som de lämnar friska celler ifred.
Immunoliposomer kan vara svaret. De kan effektivt binda till antigener på tumörcellsytor genom sina ytmålande ligander, vilket ger tumörceller tillräckligt med tid att ta upp "giftet". Fördelarna med immunoliposomer vid cancerbehandling har dokumenterats omfattande under de senaste fyra decennierna. Emellertid har immunoliposomala läkemedel ännu inte kommit ut på marknaden, även om de har visats i laboratorier sedan 1981.
Varför? En viktig barriär är bristen på en storskalig, låg kostnad men ändå genomförbar tillverkningsteknik. Ympning av inriktningsligander på vanliga liposomer för att bilda immunoliposomer involverar ungefär ett halvdussin steg och kan leda till potentiella problem.
Yuan Wan, docent vid Binghamton Universitys Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, publicerade nyligen forskning i tidskriften Nature Nanotechnology beskriver en tillverkningsprocess i ett steg för tillverkning av immunoliposomer. Den kräver ingen kemisk konjugering och relevanta kemiska reagenser, vilket gör den miljövänlig.
"Den traditionella tillverkningsprocessen av immunoliposomer är relativt komplex", säger Wan, en fakultetsmedlem vid institutionen för biomedicinsk teknik. "Det involverar mycket kemisk konjugering och rening. Kemisk konjugering och nödvändiga reagenser försämrar stabiliteten och antigenbindningen för målligander. Flerstegsprocessen leder till nyttolastläckage och produktförlust."
"Så immunoliposomer är mindre attraktiva för industriella tillverkare på grund av deras låga utbyte, höga produktionskostnader och den höga risken för batch-till-batch-variation. Dessa brister hindrar kommersiell produktion och klinisk användning av immunoliposomer."
Det som gör Wans forskning annorlunda är tillägget av konstruerade chimära nanokroppar, som har en "klibbig" ände. Mer än 2 500 nanokroppar kan integreras på utsidan av en enda 100 nanometer liposom, som är cirka 1 000 gånger mindre än ett människohår.
Denna metod är enklare, snabbare och billigare än traditionella metoder, och den ger mer kontroll över slutprodukten. Nanokropparna på ytan bildar också ett skyddande lager runt liposomen, vilket kan hjälpa den att undvika att rensas av kroppen för snabbt och låta den stanna längre i blodomloppet.
En annan stor fördel är att denna metod inte kräver starka kemikalier. Traditionella metoder använder ofta ett ämne som kallas polyetylenglykol (PEG), vilket ibland kan orsaka problem för patienter, till och med dödsfall. På grund av dessa farhågor kräver den federala Food and Drug Administration extra övervakning av läkemedel som innehåller PEG.
"Något riktigt intressant vi hittat är att när dessa chimära nanokroppar sätts in i lipiddubbelskiktet, ökar de faktiskt stelheten och den termiska stabiliteten för hela immunoliposomerna. Så, läkemedlen som packas inuti kan hålla i bra 10 månader utan uppenbara läckor, " sa Wan.
Eftersom det också finns ett 20-tal vanliga liposomala läkemedel som redan används, är Wan hoppfull om att - med ytterligare forskning och medicinska prövningar - kan immunoliposomer tillverkas och få federalt godkännande för klinisk användning.
"Vi arbetar också med att utveckla nya chimära nanokroppar för att öka produktionen med minst 30 gånger. Det kommer att göra tillverkningskostnaderna för dessa chimära nanokroppar mycket lägre." Sa Wan.
Mer information: Md. Mofizur Rahman et al, Chimära nanokroppsdekorerade liposomer genom självmontering, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-024-01620-6
Journalinformation: Nanoteknik
Tillhandahålls av Binghamton University
