Gaan voor goud: Nanotech-ontwerp opent de deur naar nieuwe kankerbehandelingen

Om medicijnen tegen kanker te ontwikkelen, moeten onderzoekers vaak moeilijke compromissen sluiten. De meeste medicijnen die krachtig genoeg zijn om tumoren te doden, veroorzaken ook onaangename bijwerkingen en kunnen uiteindelijk meer kwaad dan goed doen. Nu hebben onderzoekers en clinici van het Stevens Institute of Technology en Hackensack Meridian Health een nieuw medicijnafgiftesysteem ontwikkeld dat gouden nanodeeltjes gebruikt om medicijnen met opmerkelijke precisie aan tumoren toe te dienen, terwijl de kans op systemische bijwerkingen drastisch wordt verminderd.

In een artikel gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces, beschrijft het team het vermogen om medicijnen te verpakken en te verzegelen in een poreus gouden nano-framework, en vervolgens een hyaluronzuurcoating aan te brengen op het buitenoppervlak van het nanodeeltje om het medicijn binnenin verder te verzegelen. Het resultaat is een extreem stabiel deeltje dat zijn lading pas afgeeft wanneer het zich bindt aan hyaluronzuurreceptoren op het oppervlak van een lymfoomtumor.

“Goud is erg stabiel, dus het is het perfecte materiaal voor medicijnafgifte”, legt Hongjun Wang uit, een professor in biomedische technologie en de directeur van het Semcer Center for Healthcare Innovation bij Stevens, die het onderzoek leidde samen met Johannes Zarkzweski, een arts bij Hackensack. . “Door deze aanpak te gebruiken, kunnen we medicijnen veel nauwkeuriger afleveren en veel betere klinische resultaten krijgen.”

Omdat de medicijnen selectief worden toegediend, met minimale lekkage in de bloedbaan, kunnen aanzienlijk kleinere hoeveelheden medicijnen worden gebruikt om een ​​tumor te behandelen, waardoor het risico op toxische bijwerkingen wordt verminderd. In dierstudies vond het team geen tekenen van toxiciteit en geen detecteerbare niveaus van medicijnen in de bloedbaan, ondanks het feit dat de chemicaliën die ze afleverden gewoonlijk detecteerbare toxiciteit veroorzaakten bij 50% van de proefpersonen.

De gouden nanodeeltjes blijven veel langer in de bloedbaan circuleren dan vrij zwevende medicijnmoleculen, wat betekent dat patiënten die momenteel dagelijkse behandelingen krijgen, mogelijk kunnen overschakelen naar wekelijkse of tweewekelijkse regimes. In dierproeven reageerden lymfoomtumoren ook aanzienlijk beter op de gerichte medicijnafgifte dan op niet-gerichte behandelingen, wat suggereert dat er nieuwe behandelingsprotocollen kunnen worden ontwikkeld om de resultaten bij menselijke kankerpatiënten te verbeteren.

Het gebruik van goud als toedieningssysteem opent de deur naar andere klinische toepassingen, waaronder het gebruik van tumorzoekende gouden nanodeeltjes als contrastmiddel om nauwkeurigere beeldvorming mogelijk te maken. De deeltjes kunnen ook worden verwarmd door onschadelijke lichtenergie in het lichaam van de patiënt te laten schijnen, waardoor tumoren effectief van binnenuit worden “gekookt”. Ze kunnen ook worden gekalibreerd om hun farmaceutische lading alleen af ​​te geven wanneer ze worden geactiveerd door invallend licht, wat extra controle biedt over hoe en wanneer medicijnen worden toegediend.

De nanodeeltjes kunnen heel snel en efficiënt met medicijnen worden geladen, met behulp van goedkope en schaalbare chemische processen – een feit dat de kosten van het gebruik van goud voor het leveren van medicijnen zou moeten helpen compenseren. “De kosten zijn natuurlijk altijd een punt van zorg”, zei Wang. “Maar dit is een eenvoudige methode en we denken dat de voordelen voor zich spreken.”

Terwijl de huidige studie gericht was op het valideren van het gebruik van gouden nanodeeltjes-medicijnafgiftesystemen bij dieren, hoopt Wang dat de aanpak wordt ontwikkeld voor testen bij menselijke kankerpatiënten. “We hebben aangetoond dat dit werkt bij dieren – nu moeten we laten zien dat het ook veilig is bij mensen”, legde hij uit. Farmaceutische bedrijven tonen al interesse in de aanpak en de FDA heeft het gebruik van goud in andere klinische toepassingen al goedgekeurd, merkte hij op.

In de tussentijd, voegde Wang eraan toe, is het primaire onderzoeksdoel het ontwikkelen van meer geavanceerde afdichtingsmiddelen voor de buitenste poriën die afhankelijk zijn van antilichamen om zich te richten op andere, moeilijker te behandelen tumoren met een vergelijkbare hoge specificiteit.

“Ons uiteindelijke doel is om deze aanpak te gebruiken om multipel myeloom en andere vormen van kanker aan te pakken die momenteel niet te genezen zijn”, aldus Wang. “Ik hoop dat we het fundamentele onderzoek kunnen voltooien en dit snel kunnen voortzetten naar klinische proeven.”