‘Glass bubble’ nanocarrier versterkt effecten van combinatietherapie voor alvleesklierkanker

In de afgelopen 30 jaar heeft de vooruitgang in de vroege opsporing en behandeling van kanker ertoe bijgedragen dat het totale sterftecijfer met meer dan 30% is gedaald. Alvleesklierkanker blijft echter moeilijk te behandelen. Slechts 1 op de 9 mensen overleeft vijf jaar na de diagnose, deels omdat deze kanker wordt beschermd door biologische factoren die de behandeling helpen weerstaan.

In de hoop het tij te keren, hebben UCLA-onderzoekers een technologie ontwikkeld die een combinatietherapie levert aan alvleeskliertumoren met behulp van nanodeeltjes geladen met irinotecan, een chemotherapiemedicijn dat is goedgekeurd als onderdeel van een medicijnregime voor alvleesklierkanker, en 3M-052, een onderzoeksgeneesmiddel dat de immuunactiviteit kan stimuleren en de weerstand van tumoren kan helpen overwinnen.

In een recent gepubliceerd onderzoek in het tijdschrift ACS Nanotoonde het onderzoeksteam aan dat de gelijktijdig geleverde combinatie beter presteerde dan de som der delen in een muismodel van alvleesklierkanker.

“Naar mijn mening zal het aanroepen van het immuunsysteem een ​​groot verschil maken bij het bieden van een veel beter behandelresultaat voor alvleesklierkanker”, zegt corresponderend auteur André Nel, een vooraanstaande professor in de geneeskunde en onderzoeksdirecteur aan het California NanoSystems Institute aan de UCLA. “Dat is waar ik hoop dat dit onderzoek ons ​​brengt.”

De dubbel geladen nanocarrier van de onderzoekers was effectiever in het verkleinen van tumoren en het voorkomen van kankermetastase bij muizen dan irinotecan zonder nanocarrier of nanocarriers die de twee geneesmiddelen onafhankelijk afleverden. De combinatietherapie trok ook meer kankerdodende immuuncellen naar tumorplaatsen en hield de geneesmiddelspiegels langer in het bloed. Er waren geen aanwijzingen voor schadelijke bijwerkingen.

Naast het blokkeren van de groei van kankercellen, stuurt irinotecan een gevaarsignaal naar de dendritische cellen van het immuunsysteem; deze mobiliseren op hun beurt killer-T-cellen, die naar tumorlocaties reizen en kankercellen vernietigen. Maar omdat dendritische cellen vaak functioneel zijn aangetast bij patiënten met alvleesklierkanker, biedt 3M-052 extra hulp, waardoor ze beter worden in het beter rangschikken van killer-T-cellen, zowel op de plaats van kanker als in de nabijgelegen lymfeklieren.

Combinatietherapieën voor kanker zijn niet nieuw, maar het samen verpakken van medicijnen in dezelfde nanodrager is lastig gebleken. Slechts één nanodrager met dubbele levering voor chemotherapie is goedgekeurd door de Food and Drug Administration. In de afgelopen zeven jaar heeft het Nel-lab echter een aanpak ontwikkeld voor gelijktijdige toediening, en de huidige bevindingen leveren verder bewijs dat hun innovatieve nanocarrier-ontwerp de medicijnen in staat stelt effectiever samen te werken dan wanneer ze afzonderlijk zouden worden afgeleverd.

De meeste nanodragers zijn samengesteld uit lagen lipidemoleculen die zijn samengesteld uit vetachtige stoffen, vergelijkbaar met een celmembraan, met ruimtes waarin medicijnen kunnen worden verpakt. Met het nieuwe apparaat omringt die dubbele laag lipiden een glazen kern van silica waarvan de holle binnenkant kan worden gevuld met irinotecan. In een ingenieuze draai ontdekte UCLA-postdoctoraal onderzoeker en eerste auteur Lijia Luo dat de vetstaart van het 3M-052-molecuul kan worden gebruikt om het tweede medicijn rechtstreeks in deze buitenste lipidelagen te integreren.

Het structurele ontwerp van de drager, die zo klein is dat er 1000 van nodig zijn om de breedte van een mensenhaar te overspannen, helpt het lekken van medicijnen en toxiciteit te voorkomen, terwijl het apparaat een formidabele touwachtige barrière binnengaat die de alvleesklierkanker beschermt en naar de tumor reist plaats. De glasbellen bieden extra bescherming tegen lekkage, waardoor de drager meer irinotecan op de tumorplaats kan afleveren in vergelijking met andere dragers van geneesmiddelen.

Het team zal verdere preklinische experimenten uitvoeren om hun behandeling te testen in modellen voor grote dieren en om de kwaliteitscontrole voor grootschalige productie van hun silica-nanodragers te bevestigen.

“Het duurt traditioneel 10 tot 20 jaar voordat nieuwe doorbraaktechnologieën op de markt komen”, zegt Nel, die ook oprichter en hoofd is van de nanogeneeskunde-divisie van de UCLA en directeur van het Center for Environmental Implications of Nanotechnology van de University of California. “Nanodragers bestaan ​​al bijna 20 jaar. Terwijl op lipiden gebaseerde nanodragers het voortouw nemen, heeft de op silica gebaseerde drager versierd met lipidenlagen een goede kans om de snelheid van ontdekking te versnellen en de immunotherapie van kanker te verbeteren.”