Nanocząstki poprawiają leczenie nowotworów u myszy

Anonim

W leczeniu raka chemioterapia jest tasakiem, a nie skalpelem. Atakując szybko dzielące się komórki, chemioterapia skutecznie zwalcza nowotwory, ale także niszczy zdrowe komórki jelitowe, szpik kostny, skórę głowy i inne narządy, co prowadzi do poważnych skutków ubocznych. Te toksyczne substancje chemiczne ratują życie, ale kosztem dobrego samopoczucia pacjenta.

Chcąc przechylić szalę na korzyść chemioterapii, Glen Kwon, profesor w Wyższej Szkole Farmaceutycznej Uniwersytetu Wisconsin-Madison, zwraca się do nanocząsteczek zdolnych do wzmacniania terapeutycznych właściwości tych leków.

W nowych pracach opublikowanych ostatnio w czasopiśmie ACS Nano, laboratorium Kwon opracowało ustabilizowaną formę wspólnego środka chemoterapeutycznego, gemcytabiny i zamknęło ją w nanocząsteczkach zdolnych do spowolnienia ich uwalniania. W mysich modelach ludzkiego raka płuca ulepszony lek hamował wzrost nowotworu skuteczniej niż standardowa gemcytabina.

"Pojawiło się wiele szumu na temat nanotechnologii", mówi Kwon, który pracuje w terenie od ponad 20 lat. "To ambitny cel: nakierowanie narkotyków na konkretne miejsca w naszym ciele".

Cel ten może być odległy, mówi Kwon, ale cząstki, które przenoszą leki do organizmu znanego jako nanonośniki - już okazują się skuteczne. "Co mogą robić nanowłókna, to redukcja toksyczności" - mówi.

W pracy ze swoim absolwentem, Tony'em Tam dwa lata temu, Kwon opracował ulepszony system dostarczania paklitakselu do chemioterapii, powszechnie sprzedawanego jako Taxol, podczas leczenia. Tam przyczepił do leku krótki łańcuch kwasu mlekowego, który pomógł mu w załadowaniu do nanonośników wykonanych, częściowo, z kwasu mlekowego. Nanokomiara była wcześniej stosowana u ludzi.

Tak więc, zwracając się do gemcytabiny, Tam spróbował tej samej taktyki dodawania łańcuchów kwasu mlekowego i załadowania go do nanowarstwy.

"Ale pierwsza próba, którą mieliśmy, nie była w ogóle stabilna" - mówi Tam, obecnie starszy naukowiec w Merck w San Francisco. Aby zwiększyć stabilność leku, zwrócił się do 30-letniej pracy poza Japonią.

W latach 80. naukowcy z Uniwersytetu w Kioto połączyli łańcuchy kwasu mlekowego, które były identyczne, z wyjątkiem jednej kluczowej cechy - ich przydatności. Wiele molekuł powstaje w postaci lustrzanych odbić, a gdy japońscy naukowcy połączyli lewoskrętne i praworęczne wersje polimerów kwasu mlekowego, powstałe kryształy, zwane stereokompleksami, były znacznie bardziej stabilne.

Kiedy Tam wyprodukował stereokompleksy związane z gemcytabiną kwasu mlekowego i załadował je do nanonośnika, stabilność leku wzrosła. W porównaniu z gemcytabiną przyłączoną tylko do lewoskrętnej formy kwasu mlekowego, stereokompleks uwalniał gemcytabinę 15 razy wolniej w sztucznym roztworze. Ponieważ gemcytabina rozkłada się tak szybko w organizmie, zwykle podaje się ją w dużych dawkach, aby upewnić się, że wystarczy dotrzeć do guza. Jeśli ten układ nanowęgli spowalnia uwalnianie w organizmie, może to oznaczać łagodniejsze dawki.

Co ciekawe, nanocząstki przybrały nieoczekiwany kształt. Podczas gdy podobne nanonośniki otaczają narkotyki w sferze, obrazy wykonane w skali atomowej pokazują stereokompleksy gemcytabiny przyjmujące rozciągnięty, cylindryczny kształt. Można ułożyć 10 000 takich cylindrów na całej długości w obrębie kawałka papieru.

U myszy niosących ludzką linię komórek niedrobnokomórkowego raka płuca leczenie stereokompleksowanymi nanonośnikami przez trzy tygodnie utrzymywało wzrost guzów. Przeciwnie, guzy zwiększyły się ponad dwukrotnie u myszy leczonych standardową gemcytabiną. Myszy traktowano dość niską dawką, aby ocenić różnice pomiędzy formami gemcytabiny.

"Ostatecznie naszym celem jest dostanie tego do ludzi", mówi Kwon, dodając, że wiele kroków, takich jak zwiększenie produkcji i wstępne studia bezpieczeństwa, będzie wymagane.

Wraz z Fundacją Badania Wisconsin Alumni, Kwon i Tam złożyli patent na podstawie ich modyfikacji na gemcytabinę, która poprawiła jej stabilność i uwalnianie. A Kwon był współzałożycielem Co-D Therapeutics, przedklinicznej firmy specjalizującej się w opracowywaniu leków opartych na nanonośnikach w oparciu o wcześniejszą pracę z paklitakselem.

"Badania te opierały się na naprawdę dobrej pracy zespołowej w społeczności School of Pharmacy", mówi Tam, zauważając, że członkowie dwóch innych laboratoriów w szkole przyczynili się do opracowania NAN ACS.

"Współpraca jest bardzo ważna."

menu
menu