Ett nytt nanokomplex gör en tumör ofarlig – och dessutom tränar den immunsystemet att upptäcka och eliminera metastaser.
Ett internationellt forskarlag under ledning av Dr. Johannes Karges från fakulteten för kemi och biokemi vid Ruhr-universitetet i Bochum, Tyskland, har utvecklat nanopartiklar som ackumuleras i cancerceller och eliminerar dem efter att ha fotoaktiverats. Dessutom märker de dem på ett sådant sätt att immunceller lär sig att eliminera liknande celler i hela kroppen. Detta innebär att även oupptäckta metastaser kan behandlas. Forskarna presenterade sina resultat i tidskriften Nature Communications .
Den skadliga naturen hos cancer gör att de sprids i hela kroppen:celler från den primära tumören växer in i omgivande vävnad och reser genom blodomloppet och lymfsystemet till avlägsna organ, där de bildar sekundära metastaserande tumörer. "Medan vi nu har effektiva metoder för att bekämpa primärtumörer är metastaser fortfarande mycket svåra att behandla", förklarar Johannes Karges. "Nittio procent av människor som dör i cancer dör av metastaser och tumörregression, inte från den primära tumören."
Tillsammans med ett internationellt team har han utvecklat ett läkemedel förpackat i nanopartiklar som administreras i blodomloppet. "Tumörer växer snabbt och okontrollerat, och deras vävnad är därför läckande", beskriver han. "Till skillnad från friska vävnader ackumuleras nanopartiklarna därför lätt i dem." Detta innebär också att partiklarna företrädesvis ackumuleras i tumörceller.
Steg ett:Behandling av en känd tumör
Vid tidpunkten för administrering är läkemedlet fortfarande ineffektivt. Den träder bara i kraft när den aktiveras med ljus. Om det finns tillräckligt med nanopartiklar i en upptäckt tumör kan de aktiveras genom bestrålning med ljus, till exempel vid operation. Efter denna energitillförsel säkerställer den aktiva arten att immunogen celldöd inträffar:tumörcellerna som innehåller de fotoaktiverade nanopartiklarna elimineras och tumören som behandlas med denna metod försvinner.
Men det är inte allt. Nanopartiklarna och deras ljusinducerade effekt orsakar massiv oxidativ stress i det endoplasmatiska retikulumet i cellerna i den behandlade tumören. "Detta varnar kroppens eget immunsystem", förklarar Karges.
"Immuncellerna känner igen att något går helt fel i celler av den här typen, och att sådana celler därför måste elimineras." Detta gäller inte bara cellerna i själva den fotobehandlade tumören, utan alla celler av samma slag i hela kroppen. "Därför börjar immunsystemet leta efter ytterligare metastaser och gör dem ofarliga", säger Karges.
Forskargruppen bevisade denna aktiva princip i experiment på cancerceller och i djurmodeller. De använde det för att effektivt behandla möss som hade implanterats med celler från metastaserade och obotliga mänskliga tumörer.
"Nu letar vi efter industriella partners som kan hjälpa oss att genomföra mer djupgående studier", säger Karges. Han räknar med att ytterligare flera års utvecklingsarbete kommer att behövas innan tekniken kan användas i stor utsträckning i kliniska tillämpningar.
Mer information: Huiling Zhou et al, Theranostic imaging och multimodal fotodynamisk terapi och immunterapi med hjälp av mTOR-signalvägen, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40826-5
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Ruhr-Universitaet-Bochum
