Wetenschappers bedenken een ‘Trojaans paard’-benadering om kankercellen te doden zonder medicijnen te gebruiken

Kankercellen zijn gedood in laboratoriumexperimenten en de tumorgroei bij muizen verminderd, met behulp van een nieuwe benadering die een nanodeeltje verandert in een ‘Trojaans paard’ dat ervoor zorgt dat kankercellen zichzelf vernietigen, een onderzoeksteam van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft gevonden.

De onderzoekers creëerden hun ‘Trojaans paard’-nanodeeltje door het te bedekken met een specifiek aminozuur – L-fenylalanine – waarop kankercellen, samen met andere vergelijkbare aminozuren, vertrouwen om te overleven en te groeien. L-fenylalanine staat bekend als een ‘essentieel’ aminozuur omdat het niet door het lichaam kan worden gemaakt en moet worden opgenomen uit voedsel, meestal uit vlees en zuivelproducten.

Studies van andere onderzoeksteams hebben aangetoond dat de groei van kankertumoren kan worden vertraagd of voorkomen door kankercellen van aminozuren ‘uit te hongeren’. Wetenschappers zijn van mening dat het ontnemen van aminozuren aan kankercellen, bijvoorbeeld door te vasten of door speciale diëten zonder proteïne, een goede manier kan zijn om kanker te behandelen.

Zulke strikte voedingsregimes zouden echter niet geschikt zijn voor alle patiënten, ook niet voor degenen die risico lopen op ondervoeding of mensen met cachexie – een aandoening die voortkomt uit een chronische ziekte die extreem gewicht en spierverlies veroorzaakt. Bovendien zou de naleving van de regimes voor veel patiënten een grote uitdaging zijn.

Om de aminozuurafhankelijkheid van kankercellen te benutten, maar de uitdagingen van strikte voedingsregimes te vermijden, bedachten de NTU-onderzoekers een nieuwe alternatieve benadering.

Ze namen een nanodeeltje van siliciumdioxide dat door de Amerikaanse Food and Drug Administration werd aangeduid als ‘Generally Recognized As Safe’ en bedekten het met L-fenylalanine, en ontdekten dat het in laboratoriumtests met muizen kankercellen effectief en heel specifiek doodde, door ze zichzelf -vernietigen.

Het therapeutische nanodeeltje tegen kanker is ultrakleine, met een diameter van 30 nanometer, of ongeveer 30.000 keer kleiner dan een streng mensenhaar, en wordt ‘Nanoscopic phenylalanine Porous Amino Acid Mimic’ of Nano-pPAAM genoemd,

Hun bevindingen, onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Klein, kan veelbelovend zijn voor toekomstig ontwerp van nanotherapieën, zei het onderzoeksteam.

Universitair docent Dalton Tay van de School of Materials Science and Engineering, hoofdauteur van de studie, zei: “Tegen de conventionele wijsheid in, was onze benadering het gebruik van het nanomateriaal als medicijn in plaats van een medicijndrager. Hier is de kanker selectief en dodelijk eigenschappen van Nano-pPAAM zijn intrinsiek en hoeven niet te worden ‘geactiveerd’ door externe prikkels. Het aminozuur L-fenylalanine werkt als een ‘Trojaans paard’ – een mantel om het nanotherapeuticum aan de binnenkant te maskeren. “

“Door de medicijncomponent te verwijderen, hebben we de formulering van nanogeneeskunde effectief vereenvoudigd en kunnen we de talrijke technologische hindernissen overwinnen die de vertaling van op geneesmiddelen gebaseerde nanogeneeskunde in de weg staan.”

Intrinsieke antikanker therapeutische eigenschappen van Nano-pPAAM

Als proof of concept testten de wetenschappers de werkzaamheid van Nano-pPAAM in het laboratorium en bij muizen en ontdekten dat het nanodeeltje ongeveer 80 procent van de borst-, huid- en maagkankercellen doodde, wat vergelijkbaar is met conventionele chemotherapeutische geneesmiddelen zoals cisplatine. . De tumorgroei bij muizen met humane triple-negatieve borstkankercellen was ook significant verminderd in vergelijking met controlemodellen.

Verder onderzoek toonde aan dat de aminozuurcoating van Nano-pPAAM het nanodeeltje hielp om de kankercellen binnen te dringen via de aminozuurtransportcel LAT1. Eenmaal in de kankercellen stimuleert Nano-pPAAM overmatige productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) – een soort reactief molecuul in het lichaam – waardoor kankercellen zichzelf vernietigen terwijl ze onschadelijk blijven voor de gezonde cellen.

Co-auteur, universitair hoofddocent Tan Nguan Soon van de Lee Kong Chian School of Medicine van NTU, zei: “Met de huidige medicamenteuze behandeling met chemotherapie is een veelvoorkomend probleem dat terugkerende kanker resistent wordt tegen het medicijn. Onze strategie omvat niet het gebruik van farmacologische medicijnen maar vertrouwt op de unieke eigenschappen van de nanodeeltjes om een ​​catastrofaal niveau van reactieve zuurstofsoorten (ROS) vrij te geven om kankercellen te doden. “

Met een onafhankelijke mening zei universitair hoofddocent Tan Ern Yu, een borstkankerspecialist in het Tan Tock Seng Hospital: “Deze nieuwe benadering zou veel belofte kunnen inhouden voor kankercellen die niet hebben gereageerd op conventionele behandelingen zoals chemotherapie. Dergelijke kankers hebben vaak geëvolueerde mechanismen. van resistentie tegen de medicijnen die momenteel worden gebruikt, waardoor ze ondoeltreffend worden. De kankercellen kunnen echter mogelijk nog steeds vatbaar zijn voor de ‘Trojaans paard’-benadering, aangezien het werkt via een heel ander mechanisme – een mechanisme waaraan de cellen zich niet hebben aangepast.’

De wetenschappers zijn nu op zoek naar het verder verfijnen van het ontwerp en de chemie van de Nano-pPAAM om het nauwkeuriger te maken in het richten op specifieke kankertypes en om een ​​hogere therapeutische werkzaamheid te bereiken.

Dit omvat het combineren van hun methode met andere therapieën zoals immunotherapie die het immuunsysteem van het lichaam gebruikt om kanker te bestrijden.