Studie werpt licht op het mechanisme van liposoomaccumulatie in tumoren

Dmitri Simberg, Ph.D., universitair hoofddocent aan de Skaggs School of Pharmacy van de Universiteit van Colorado, heeft de resultaten vrijgegeven van een onderzoek naar de effectiviteit van verschillende soorten fluorescerende labels die worden gebruikt om de accumulatie van liposomen in tumoren te volgen.

De nieuwe studie, getiteld “Liposomal Extravasation and Accumulation in Tumors as Studyd by Fluorescence Microscopy and Imaging Depend on the Fluorescent Label”, werd op 1 juli 2021 gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift van de American Chemical Society, ACS Nano.

Liposomen, een soort nanodeeltje, zijn kleine, in vet oplosbare blaasjes (kleine, met vloeistof gevulde zakjes) gemaakt van lipiden of vetten. Ze worden voornamelijk gebruikt om kankerbestrijdende medicijnen aan tumoren te leveren, aangezien liposomen niet in water oplosbaar zijn en sommige medicijnen kunnen beschermen tegen afbraak in het lichaam.

Fluorescerende labels op liposomen vergelijken voor verbeterde beeldvorming van tumoren

In de nieuwe studie wilden Simberg en zijn medewerker Irina Balyasnikova, Ph.D., van de afdeling Neurologische Chirurgie van de Northwestern University, bepalen of de accumulatie van liposomen in tumoren afhangt van het type fluorescerend label dat wordt gebruikt.

“Het is erg belangrijk dat het liposoom de bloedvaten van de tumor bereikt om tumorcellen en andere cellen in de micro-omgeving te bereiken. Dus vroegen we of liposoomaccumulatie in tumoren afhangt van welk fluorescerend label je gebruikt”, legt Simberg uit.

Om dit te bereiken, maakten ze liposomen die twee verschillende klassen fluorescerende lipiden in hetzelfde liposoom bevatten: indocarbocyaninelipiden (ICL’s) en fluorescerende fosfolipiden (FPL’s). Daarna injecteerden ze ze in muismodellen voor borstkanker en hersenkanker en gebruikten ze fluorescentiemicroscopie en beeldvorming om te vergelijken hoeveel van elk label zich in de tumoren ophoopte.

Beide typen fluorescerende labels hoopten zich aanvankelijk op in de tumorbloedvaten. Na verloop van tijd bleven de ICL’s zich echter ophopen, verspreidden ze zich over een aanzienlijk groter tumorgebied en bereikten ze immuun- en tumorcellen, terwijl de FPL’s snel degradeerden en uit de tumoren verdwenen.

“Wat we ontdekten is dat zelfs wanneer ze in hetzelfde liposoom werden geïnjecteerd, ICL’s opmerkelijke accumulatie en extravasatie vertoonden (infiltreren in de tumoren), terwijl FPL’s, hoewel een zeer vergelijkbaar type fluorescerende groep, niet veel extravasatie vertoonden en in wezen verdwenen”, zegt Simberg. .

“Het is de eerste bevinding in zijn soort, die aantoont dat verschillende lipiden verschillende capaciteiten hebben om zich op te hopen in tumoren”, voegt hij eraan toe.

Resultaten kunnen leiden tot verbeterde liposomale medicijnafgifte

De bevindingen van het team openen de deur naar verbeterde toedieningssystemen voor kankermedicijnen.

“Er is veel interesse in het gebruik van lipiden als een soort shuttle om de medicijnen in tumoren te krijgen”, zegt Simberg. “Het is een opwindende kans om de medicijnafgifte in verschillende tumoren te verbeteren, met name glioom, een type hersentumor dat bijzonder moeilijk te penetreren is.”

Hoewel veel laboratoria liposomen en nanodeeltjes maken, is er niet veel mechanistisch begrip van hoe ze precies interageren met tumoren en hoe ze de endotheelbarrière passeren. “We pleiten echt voor studies die een dieper mechanistisch begrip bieden van hoe deze medicijnafgiftesystemen werken”, zegt Simberg.

Simberg zegt dat het meest impactvolle deel van dit artikel en het lopende onderzoek van zijn laboratorium de focus is op het begrijpen van de mechanica en structuur van lipiden die de efficiëntie van tumoraccumulatie bepalen.

De volgende stap in het onderzoek van het team zijn studies om extra fluorescerende lipiden te proberen. “In dit artikel hebben we twee lipidentypen vergeleken, maar we willen dat uitbreiden om een ​​grote bibliotheek van fluorescerende lipiden op te bouwen en de meest efficiënte te gebruiken om geneesmiddelen tegen kanker te leveren, en ze uiteindelijk te testen op therapeutische werkzaamheid bij glioma en andere tumormodellen, ‘ zegt Simberg.