En teknik som utvecklats av University of Texas i Dallas och UT Southwestern Medical Centers forskare för att leverera medicin genom blod-hjärnbarriären har visat sig lovande i en preklinisk studie för behandling av glioblastom, den vanligaste cancern i hjärnan.
Forskarna demonstrerade metoden på möss i en studie publicerad i Nature Communications .
Glioblastom är en aggressiv hjärncancer som drabbar cirka 12 000 personer årligen i USA; patienter har en medianöverlevnad på 15 till 18 månader efter diagnos. Nuvarande behandlingar, som inkluderar kirurgi, kemoterapi och strålning, är i stort sett ineffektiva. Det är svårt att få kemoterapi till glioblastomtumörer eftersom de flesta mediciner inte kommer att passera blod-hjärnbarriären, vilket är en unik egenskap hos blodkärl i hjärnan som begränsar och aktivt hindrar ämnen i blodomloppet från att nå hjärnparenkymet.
Barriären fungerar som ett högst selektivt filter och skyddsbarriär för hjärnan, säger medkorrespondent författare till studien Dr Zhenpeng Qin, docent i maskinteknik och fellow, Eugene McDermott professor vid Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.
"Den största utmaningen för att behandla någon hjärnsjukdom är denna barriär. Det är fantastiskt; det är bara en mikron tjockt, men det förhindrar 98% av molekylerna från att komma in i hjärnan," sa Qin. Som jämförelse är diametern på människohår 70 mikron.
Qin samarbetade med UT Southwestern-kollegorna Dr. Robert Bachoo, motsvarande författare och docent i neurologi och internmedicin, och Dr. Elizabeth Maher, professor i internmedicin och neurologi. Forskningen involverade genetiskt modifierade möss som hade mutationer påträffade hos humana glioblastompatienter.
Qins metod för läkemedelsleverans bygger på att samtidigt leverera medicin med kärlriktade guldnanopartiklar, som injiceras i blodomloppet. Från en extern källa applicerar forskare korta laserpulser, som passerar genom musens skalle och aktiverar guldnanopartiklarna. Denna aktivering genererar termomekaniska vågor och gör kortvarigt blod-hjärnbarriären permeabel, vilket gör att medicinen når sitt mål. I sina experiment använde forskarna paklitaxel, ett kemoterapiläkemedel som används för att behandla äggstockscancer, bröst- och lungcancer, som övergavs för potentiell användning mot hjärncancer eftersom läkemedelsmolekylen på egen hand inte passerar barriären.
Studien visade att det nya tillvägagångssättet övervann barriären, även om år av forskning kommer att behövas innan metoden kan testas på människor. Ytterligare prekliniska studier pågår.
"Tumörerna krympte i storlek och vi utökade överlevnaden med mer än 50%," sa Qin. "Vi hoppas att detta kommer att leda till utökade terapeutiska alternativ för att behandla sjukdomar i hjärnan och centrala nervsystemet."
Mer information: Qi Cai et al, Optisk blod-hjärntumörbarriärmodulering utökar terapeutiska alternativ för behandling av glioblastom, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40579-1
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of Texas i Dallas
