Labstudie toont aan dat tumor-aandringend eiwit therapie rechtstreeks naar de hersenen levert

Een uniek eiwit dat is ontworpen door Cedars-Sinai Cancer-onderzoekers kan de beschermende bloed-hersenbarrière veilig oversteken en therapie rechtstreeks in kankerachtige tumorcellen afleveren, blijkt uit een preklinische studie. De bevindingen, die clinici zouden kunnen helpen zich te richten op hersentumoren die eerder door chemotherapie waren, zijn geweest gepubliceerd in het dagboek Natuurnanotechnologie.

“Een van de meest uitdagende tumoren om te behandelen is kanker die zich naar de hersenen heeft verspreid”, zegt Lali Medina-Kauwe, Ph.D., geassocieerd directeur van Basic Research aan Cedars-Sinai Cancer, hoogleraar biomedische wetenschappen en senior auteur van de studie. “Onze bevindingen tonen aan dat ons tumor-aandringende eiwit een krachtige lading van therapie rechtstreeks aan deze tumoren kan leveren. Het is als een slimme bom van kanker.”

Een uitdaging bij het leveren van chemotherapie aan hersentumoren is de bloed-hersenbarrière, die voorkomt dat schadelijke deeltjes van de bloedbaan naar de hersenen reizen, maar ook therapeutische middelen blokkeert. Medina-Kauwe en het team ontdekten dat een eiwit genaamd Her3 aanwezig is op de bloed-hersenbarrière en dat het hun tumor-wikkelende eiwit helpt van de bloedbaan naar de hersenen te kruisen.

De onderzoekers voerden experimenten uit met behulp van een unieke “orgelchip” van bloed-hersenbarrière. In dit laboratoriumapparaat worden kleine groepen geïnduceerde pluripotente stamcellen omgezet in bloedvatcellen en hersencellen en in compartimenten geplaatst in een patroon dat nabootst wat er in het menselijk brein gebeurt.

Toen onderzoekers hun eiwit door het bloedvatgedeelte van de chip stroomden, zagen ze dat het overstak en zich ophoopte in de hersenmaterie, zei Medina-Kauwe. En toen ze Her3-eiwitten in de chip blokkeerden, kwamen tumor-wikkelende eiwitten niet over, wat suggereert dat HER3 hun doorgang van de bloedbaan naar de hersenen helpt.

“Deze bloed-hersenbarrière-orgelchips zijn het beste om te experimenten bij mensen,” zei Clive Svendsen, Ph.D., uitvoerend directeur van de REGENERATION-REGENERATIEVE MOEDIEREN INSTUTE van de Governaars aan Cedars-Sinai en een co-auteur van de studie . “Ze stellen ons in staat om de ideale voorwaarden te creëren voor het testen van therapieën zoals deze. We kunnen zelfs de eigen stamcellen van de patiënt gebruiken en gepersonaliseerde orgelchips maken om te testen hoe het medicijn voor elke persoon kan werken.”

Het HER3 -eiwit is ook aanwezig op het oppervlak van vele soorten kankercellen – vooral in tumoren die zich van een ander deel van het lichaam naar de hersenen hebben verspreid. En de experimenten van de onderzoekers in laboratoriummuizen toonden aan dat tumor-wikkelende eiwitten direct gericht waren op deze HER3-positieve tumoren, waardoor hun groei werd verminderd zonder zich te verzamelen in andere organen.

“De meeste geneesmiddelen voor kanker komen zowel in gezonde cellen als kankerachtige cellen, die belangrijke bijwerkingen veroorzaken, maar dit tumor-invullende eiwit komt selectief tumorcellen binnen en spaart de gezonde cellen in”, zei co-auteur Ravinder Abrol, Ph.D., universitair hoofddocent van chemie en biochemie aan de California State University, Northridge (CSUN) en lid van het Cancer Biology Program bij Cedars-Sinai.

“Ons vermogen om tumorcellen actief te richten, is een belangrijke stap in de richting van kankertherapieën met verminderde toxiciteit en verbeterde veiligheidsprofielen.”

Zodra het eiwit tumorcellen binnenkomt, kan een uniek kenmerk hun verdediging ontwijken.

“De meeste cellen, inclusief tumorcellen, verzamelen binnenvallende deeltjes in een bel waarmee de cel ze onschadelijk kan verteren,” zei Medina-Kauwe. “Ons tumor-aangewogen eiwit omvat een pinwheel-achtige structuur die de spijsvertering voorkomt. Wanneer ons eiwit de unieke omgeving van de tumorcel binnengaat, opent het dit pinwheel en breekt het uit de bel. Wanneer we het eiwit koppelen aan chemotherapie, kan het leveren een dodelijke klap. “

Medina-Kauwe zei dat de bevindingen veelbelovend zijn en een stap zijn in de richting van het ontwikkelen van therapieën die behandeling kunnen bieden aan geavanceerde tumoren die momenteel geen andere klinische optie hebben.

“We ontdekken dat steeds meer tumortypen-inclusief borst-, long- en colorectale tumoren, en metastatisch melanoom, evenals vele primaire hersentumoren-HER3 positief zijn,” zei Medina-Kauwe. “We kijken ernaar uit om verdere studies na te streven om te bepalen of we behandelingen voor deze tumortypen kunnen ontwikkelen.”