Hoe u meer kankerbestrijdende nanodeeltjes kunt krijgen waar ze nodig zijn

Onderzoekers van de University of Toronto Engineering hebben een dosisdrempel ontdekt die de afgifte van kankerbestrijdende medicijnen in een tumor aanzienlijk verhoogt.

Het bepalen van deze drempel biedt een potentieel universele methode om de dosering van nanodeeltjes te meten en zou kunnen bijdragen aan een nieuwe generatie kankertherapie, beeldvorming en diagnostiek.

“Het is een heel eenvoudige oplossing, het aanpassen van de dosering, maar de resultaten zijn erg krachtig”, zegt MD / Ph.D. kandidaat Ben Ouyang, die het onderzoek leidde onder leiding van professor Warren Chan.

Hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in Natuurmaterialen, die oplossingen biedt voor een probleem met de afgifte van medicijnen dat eerder door Chan en onderzoekers vier jaar geleden in Nature beoordelingen materialen.

Nanotechnologie-dragers worden gebruikt om medicijnen af ​​te leveren aan kankerplaatsen, die op hun beurt de reactie van een patiënt op de behandeling kunnen helpen en nadelige bijwerkingen, zoals haaruitval en braken, kunnen verminderen. In de praktijk bereiken echter weinig geïnjecteerde deeltjes de tumorplaats.

In de Nature beoordelingen materialen papier, onderzocht het team de literatuur van het afgelopen decennium en ontdekte dat gemiddeld slechts 0,7 procent van de chemotherapeutische nanodeeltjes het in een beoogde tumor maakt.

“De belofte van opkomende therapieën is afhankelijk van ons vermogen om ze op de beoogde locatie af te leveren”, legt Chan uit. “We hebben een nieuw principe ontdekt om het leveringsproces te verbeteren. Dit kan belangrijk zijn voor nanotechnologie, genoomeditors, immunotherapie en andere technologieën.”

Het team van Chan zag de lever, die het bloed filtert, als de grootste barrière voor medicijnafgifte door nanodeeltjes. Ze veronderstelden dat de lever een drempel voor de opnamesnelheid zou hebben – met andere woorden, als het orgaan eenmaal verzadigd raakt met nanodeeltjes, zou het de hogere doses niet kunnen bijhouden. Hun oplossing was om de dosis te manipuleren om de filterende Kupffer-cellen van het orgaan, die langs de leverkanalen lopen, te overweldigen.

De onderzoekers ontdekten dat het injecteren van een basislijn van 1 biljoen nanodeeltjes in muizen, in vivo, voldoende was om de cellen te overweldigen, zodat ze de deeltjes niet snel genoeg konden opnemen om de verhoogde doses bij te houden. Het resultaat is een afgifte-efficiëntie van 12 procent aan de tumor.

“Er is nog veel werk aan de winkel om de 12 procent te verhogen, maar het is een grote stap van 0,7”, zegt Ouyang. De onderzoekers hebben ook uitgebreid getest of overweldigende Kupffer-cellen leiden tot enig risico op toxiciteit in de lever, het hart of het bloed.

“We hebben goud, silica en liposomen getest”, zegt Ouyang. “In al onze onderzoeken, hoe hoog we de dosering ook hebben verhoogd, we hebben nooit tekenen van toxiciteit gezien.”

Het team gebruikte dit drempelprincipe om de effectiviteit van een klinisch gebruikt en met chemotherapie beladen nanodeeltjes genaamd Caelyx te verbeteren. Hun strategie deed tumoren 60 procent meer krimpen in vergelijking met Caelyx alleen bij een vaste dosis van het chemotherapie-medicijn doxorubicine.

Omdat de oplossing van de onderzoekers eenvoudig is, hopen ze dat de drempel positieve implicaties heeft, zelfs in de huidige conventies voor het doseren van nanodeeltjes voor klinische proeven bij mensen. Ze berekenen dat de menselijke drempel ongeveer 1,5 biljard nanodeeltjes zou zijn.

“Deze methode is heel eenvoudig en onthult dat we de nanodeeltjes niet opnieuw hoeven te ontwerpen om de afgifte te verbeteren”, zegt Chan. “Dit zou een groot bezorgprobleem kunnen oplossen.”