Op ferritine gebaseerde nanogeneeskunde ontwikkeld voor gerichte leukemietherapie

Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen, de Universiteit van Peking en het Zhujiang-ziekenhuis van de Southern Medical University hebben een op ferritine (Fn) gebaseerd nanomedicijn ontwikkeld voor gerichte toediening van arseen (As) en efficiënte therapie tegen diverse leukemie types.

De studie is gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie op 25 oktober.

Leukemie is een ernstige bedreiging voor de menselijke gezondheid, met slechte overlevingskansen voor zowel volwassenen als kinderen. In de kliniek is chemotherapie nog steeds de belangrijkste therapeutische modaliteit voor alle soorten leukemie en leidt onvermijdelijk tot verspreiding buiten het doelwit en toxische bijwerkingen.

Gerichte afgifte van chemotherapeutische geneesmiddelen aan leukemiecellen kan toxische bijwerkingen verlichten en therapeutische effecten versterken. Er zijn verschillende nieuwe doelwitten geïdentificeerd op leukemiecellen, maar hun expressiekenmerken variëren sterk voor verschillende soorten en cursussen van leukemie.

Door grote aantallen klinische monsters te screenen, bevestigden onderzoekers dat patiënten met verschillende vormen van leukemie een stabiele en sterke expressie van CD71 vertoonden. “CD71 kan worden gebruikt als een nieuw en betrouwbaar doelwit voor de ontwikkeling van precisietherapieën tegen leukemie”, zegt prof. Li Yuhua van het Zhujiang Hospital.

Als het CD71-ligand heeft Fn een unieke quaternaire structuur en inwendige holte, die gunstig zijn voor de accommodatie van geneesmiddelen. Met behulp van een door ijzer gemedieerd coördinatieproces werd trivalent As (AsIII), de medicinale vorm van het chemotherapeutische geneesmiddel arseentrioxide (ATO), efficiënt in Fn geladen.

“De laadinhoud is ~200 As in elke Fn en de As komt overeen met de bekende klinisch effectieve valentiestatus van de goedgekeurde ATO”, zei prof. Ma Ding van de Universiteit van Peking.

De As@Fn-formulering behield een sterk vermogen om te binden aan verschillende soorten leukemiecellen. Na internalisatie zou de AsIII dan worden vrijgegeven in het zure lysosoom.

“We zijn verheugd om te zien dat ons As@Fn-nanomedicijn de As-accumulatie in leukemiecellen zowel in vitro als in vivo aanzienlijk heeft verbeterd”, zegt prof. Wei Wei van IPE. “Dergelijk doelgedrag is gunstig voor het verbeteren van het dodende effect op leukemiecellen terwijl de toxiciteit voor normale weefsels wordt verminderd.”

In termen van therapeutische werkzaamheid presteerde As@Fn beter dan de gouden standaard in diverse van cellijn afgeleide xenograft-modellen, evenals in een patiënt-afgeleide xenograft-model.

“Dit nanomedicijn breidde niet alleen het therapeutische venster van As uit, maar breidde de toepassing ook uit naar meer soorten leukemie”, zegt prof. Ma Guanghui van IPE. “Aangezien Fn een endogeen eiwit is en ATO is goedgekeurd voor klinisch gebruik tegen leukemie, heeft onze nanogeneeskunde het potentieel voor klinische vertaling.”

Een peer-reviewer van Natuur Nanotechnologie zei: “Over het algemeen was de studie goed uitgevoerd en gecontroleerd met een aanzienlijke hoeveelheid in vitro en in vivo gegevens om te ondersteunen dat de nieuw ontwikkelde As@Fn als een nieuw op ferritine gebaseerd As-nanomedicijn effectief is om diverse menselijke leukemie te behandelen.”