Door geneesmiddelen geladen nanodeeltjes kan de precisie en veiligheid van ultrasone tumorbehandeling verbeteren

Onderzoekers hebben een nieuw soort nanodeeltje gecreëerd dat op echografie gebaseerde kankerbehandelingen effectiever en veiliger zou kunnen maken, terwijl ze ook helpen voorkomen dat tumoren terugkomen.

De studie, gepubliceerd in het dagboek Nano lettersonderzoekt een manier om gefocust echografie met hoge intensiteit minder schadelijk te maken voor gezonde weefsels.

Oregon Health & Science University was het eerste ziekenhuis in Oregon dat prostaatkankerbehandeling aanbood met behulp van een robot-verstrekt hoog intensiteitsgericht echografie-apparaat. Onderzoekers van het OHSU Knight Cancer Institute’s Cancer Early Detection Advanced Research Center (CEDAR) wilden een categorie van gerichte echografie verbeteren die bekend staat als mechanische tumorablatie.

Deze techniek gebruikt energie om vaste tumoren te vernietigen zonder chirurgie. Het gebruik van gerichte echografie om solide tumoren te behandelen, heeft echter twee grote uitdagingen: het heeft meestal veel energie nodig, die warmte kan creëren en gezond weefsel kan schaden, en zelfs als de tumor wordt opgebroken, kunnen sommige kankercellen overleven en de kanker toestaan ​​terug te komen.

“In deze studie hebben we een klein deeltje ontwikkeld-ongeveer duizend keer kleiner dan de breedte van een vel papier-dat helpt kanker effectiever te behandelen,” zei Michael Henderson, BA, de co-leider van de studie.

“Deze nanodeeltjes zijn ontworpen met kleine bubbels op hun oppervlak. Wanneer het doelwit is van gefocuste echografie, knallen de bubbels en geven de energie los die helpt tumoren nauwkeuriger te vernietigen,” zei hij. “De deeltjes zijn ook gecoat met een speciaal molecuul dat een peptide wordt genoemd, dat hen helpt vast te houden aan tumoren en kankercellen gemakkelijker binnen te gaan.”

Om de therapie nog krachtiger te maken, bevestigden de wetenschappers ook een krachtig chemotherapie -medicijn aan het peptide op het oppervlak van de nanodeeltjes. Li Xiang, Ph.D., een postdoctorale geleerde bij Cedar en de andere co-leidende auteur van de studie, beschrijft deze methode als een “one-twee punch”.

“De echografie vernietigt fysiek de tumor en het medicijn helpt alle overgebleven kankercellen te elimineren die ervoor kunnen zorgen dat de tumor terugkeert,” zei ze.

In preklinische modellen van menselijk melanoom leidde deze combinatie tot diepere tumorvernietiging en effectievere medicijnafgifte dan beide behandeling alleen.

“Onze nanodeeltjes verminderen de energie die nodig is voor de echografie met maximaal 100-voudig,” zei Henderson. “Hierdoor kunnen we korte echografie -pulsen gebruiken om tumoren mechanisch te verstoren, zonder oververhittend omliggende weefsel.”

Wanneer getest bij muizen met menselijke melanoomtumoren, leidde de gecombineerde behandeling-ultrasound plus de door medicijnen geladen nanodeeltjes-tot aanzienlijk betere resultaten dan beide behandeling alleen. In sommige gevallen verdwenen tumoren volledig en verbeterden de totale overleving gedurende meer dan 60 dagen zonder belangrijke bijwerkingen.

Het nieuwe platform zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt voor andere behandelingen, waaronder infecties of hart- en vaatziekten, waarbij een mix van mechanische en medicamenteuze therapie nuttig kan zijn.

“Wat begon in 2018 als onderzoek naar door nanodeeltjes geassisteerde tumorablatie is geëvolueerd naar een multifunctioneel platform dat mogelijk is gemaakt door eenvoudige mengsel-we zijn nu enthousiast om dit in immunotherapie te brengen,” zei Adem Yildirim, Ph.D., de senior auteur van de studie en assistent-professor van oncologische sciences in de OHSU School of Medicine en het OHSU Knight Cancer Institute. “Door gerichte echografie te combineren met slimme medicijnafgifte, zien we een veelbelovende nieuwe manier om kanker effectiever te bestrijden en de kans te verminderen dat het terugkomt.”

Henderson zei dat toekomstige gecombineerde behandelingen, in dit geval echografie en immunotherapie, kunnen helpen verder te gaan dan wat elke therapie alleen doet.

Diepe achtergrond bij OHSU

Henderson is vroeg in zijn carrière, maar hij heeft een ongewoon diepe achtergrond bij OHSU.

Henderson werd in 1998 in het OHSU-ziekenhuis geboren en opgevoed door een OHSU-opgeleide arts. Hij is nu een Ph.D. Student in Biomedical Engineering en een Cedar -lid.

Er waren een paar pitstops onderweg voor een bachelor’s degree aan het Carroll College in Montana en een stint onder de voogdij van Gaurav Sahay, Ph.D., in het OHSU/Oregon State University College of Pharmacy, maar nu is hij terug “Home” bij OHSU.

Henderson streeft ernaar om een ​​arts-wetenschapper te zijn die zijn onderzoek naar het bed kan vertalen voor patiënten en momenteel werkt onder begeleiding van Stuart Ibsen, Ph.D. en Yildirim, in OHSU. Zijn werk richt zich op het ontwikkelen van methoden om de effectiviteit van immunotherapieën te verbeteren en vloeibare biopsie te verrijken met behulp van niet -invasieve responsieve nanomaterialen en eiwitblokkers.

De nieuwe publicatie is een belangrijke vroege mijlpaal.

“Hoewel dit werk zich nog in de vroege stadia bevindt, legt het de basis voor een nieuw soort op nanodeeltjes gebaseerde therapie die kan verbeteren hoe we moeilijk te behandelen tumoren benaderen,” zei hij.

Naast Henderson, Xiang en Yildirim, OHSU co-auteurs in deze studie zijn Samuel Drennan, BA, Sinan Sabuncu, Ph.D. en Jared Fischer, Ph.D.