Wetenschappers gebruiken microcellulaire drones om medicijnen te leveren die longkanker doden

In een onderzoek onder leiding van onderzoekers van de NUS Yong Loo Lin School of Medicine onderdrukten extracellulaire blaasjes geladen met aanpasbare anti-kanker antisense oligonucleotiden de groei van kanker.

Longkanker, met name niet-kleincellige longkanker (NSCLC) – het meest voorkomende subtype van kanker bij patiënten die niet roken – is een belangrijke oorzaak van kankersterfte en de op één na meest gediagnosticeerde kanker wereldwijd. De snelle en onvermijdelijke opkomst van geneesmiddelenresistentiemechanismen, veroorzaakt door mutaties bij kanker, overtreft ernstig de ontwikkeling van kleine molecuulgeneesmiddelen. Dit fenomeen vergroot de urgentie voor een nieuw, aanpasbaar, veilig en effectief antikankermedicijn dat in korte tijd kan worden ontworpen, gescreend en gevalideerd.

Een team van onderzoekers, onder leiding van assistent-professor Minh Le van het Institute for Digital Medicine (WisDM) en de afdeling Farmacologie van de Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore (NUS Medicine), heeft met succes aangetoond dat deeltjes van nanogrootte vrijgemaakt door cellen, zoals rode bloedcellen, zou kunnen worden hergebruikt om te functioneren als platform voor medicijnafgifte om antisense-oligonucleotide (ASO) -moleculen te vervoeren die zich richten op kankercellen in de longen, waardoor de progressie van kanker wordt onderdrukt.

Deze studie werd uitgevoerd in samenwerking met het Cancer Science Institute of Singapore (CSI Singapore) bij NUS, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), National Cancer Center Singapore (NCCS) en Duke-NUS Medical School.

Assistent Prof Minh Le zei: “Mutante epidermale groeifactorreceptoren (EGFR’s) zijn de meest voorkomende oorzaak van longkanker onder de Aziatische bevolking. Daarom hebben we ons gericht op het aanpakken van longkanker veroorzaakt door de mutant EGFR. Momenteel zijn geneesmiddelen bekend als tyrosinekinaseremmers zijn de standaardbehandeling, en ze werken door het mutante EGFR-eiwit te remmen om de progressie van kanker te stoppen. Omdat de kankercellen verder kunnen muteren en zich tegen deze medicijnen kunnen verzetten, hebben we geprobeerd een effectievere manier te vinden om de kanker aan te pakken.”

In de studie gepubliceerd in eBioMedicinekeken de auteurs naar ASO’s om niet alleen het probleem van resistentie tegen geneesmiddelen te overwinnen, maar ook om bij te dragen aan de ontwikkeling van precisiegeneeskunde.

Precisiegeneeskunde stemt de behandeling af op individuele patiënten en hun ziekte, in vergelijking met een ‘one-size-fits-all’ breedspectrumtherapie. ASO’s zijn moleculen die zich aan een specifiek deel van een ribonucleïnezuur (RNA) kunnen hechten en onregelmatige activiteit kunnen remmen. ASO’s zijn een flexibel hulpmiddel dat eenvoudig opnieuw kan worden ontworpen om problemen in verschillende genen aan te pakken en op te lossen. Dit voordeel is van cruciaal belang in de context van NSCLC, waarvan bekend is dat het resistentie tegen tyrosinekinaseremmers ontwikkelt.

Bovendien kunnen de ASO’s worden aangepast om unieke mutaties aan te pakken op basis van het kankerprofiel van elke individuele patiënt. Enkele nadelen van ASO’s zijn echter dat ze gemakkelijk worden afgebroken in de bloedbaan, wat resulteert in een verdunde behandeling op de tumorplaatsen. Dit kan worden verholpen door een methode te gebruiken waarbij de ASO’s worden vastgehouden en rechtstreeks op de tumorplaats worden afgeleverd.

Om dat te bereiken gebruikten de onderzoekers extracellulaire blaasjes (EV’s) afkomstig van menselijke rode bloedcellen als een natuurlijke drager om de antikanker-ASO’s op de tumorplaats af te leveren. Om de met ASO geladen EV naar de tumorplaats te richten, werden EGFR-gerichte groepen op het oppervlak van de EV’s aangebracht. Dit zorgde ervoor dat de EV zich kon richten op de kankercellen.

Bovendien bleek dat de met ASO geladen EV’s een krachtig antikankereffect vertoonden in verschillende modellen van longkanker, inclusief van de patiënt afkomstige cellen. Door het specifieke ontwerp van de ASO’s kunnen ze mutante EGFR onderdrukken, terwijl de normale EGFR onaangetast blijft. Ze toonden ook aan dat de met ASO geladen RBCEV’s krachtige antikankereffecten hadden tegen TKI-resistente kankercellen.

Universitair hoofddocent Tam Wai Leong, adjunct-uitvoerend directeur van het A*STAR Genome Institute of Singapore (A*STAR GIS), en co-corresponderende auteur van de studie, zei: “Het innovatieve gebruik van extracellulaire blaasjes als toedieningsvehikel voor nucleïnezuurtherapieën De mogelijkheid om mutante EGFR-kankercellen nauwkeurig te elimineren en tegelijkertijd normale weefsels te sparen, zal een behandeling op maat voor individuele patiënten mogelijk maken. Dit is een belangrijke stap in de richting van het aanpakken van de resistentie tegen kankermedicijnen en het bevorderen van de toepassing van gepersonaliseerde kankermedicijnen. “

Professor Goh Boon Cher, adjunct-directeur van CSI Singapore, hoogleraar geneeskunde bij NUS Medicine en een van de auteurs van de studie, voegde hieraan toe: “Dit werk is instrumenteel in het baanbreken van nieuwe wegen voor nauwkeurige afgifte van therapeutisch RNA aan tumorcellen om ze te vernietigen door het aanpakken van hun kwetsbaarheden. Het is een proof of concept dat breed kan worden toegepast op andere gebieden van de kankerbehandeling.”