Een immunotherapie-medicijn ingebed in een hydrogel met langzame afgifte, uitgevonden aan de Rice University in samenwerking met het University of Texas Health Science Center in Houston (UTHealth), lijkt zeer effectief te zijn in het doden van kankercellen.

STINGel combineert een nieuwe klasse van immunotherapie-geneesmiddelen, stimulator van interferon-gen (STING)-agonisten genaamd, met een injecteerbare hydrogel die het medicijn in een constante dosis afgeeft om het immuunsysteem te activeren om kankercellen te doden. Het is ontwikkeld door het Rice lab van scheikundige en bio-ingenieur Jeffrey Hartgerink en Rice alum Simon Young, een assistent-professor orale en maxillofaciale chirurgie bij UTHealth.

In klinische onderzoeken, immunotherapie-medicijnen hebben sterke kankerbestrijdende eigenschappen aangetoond. Onderzoek heeft ook uitgewezen dat de medicijnen snel uit het lichaam worden gespoeld, en de huidige proeven vereisen meerdere injecties.

Het nieuwe onderzoek, die is gedetailleerd in Biomaterialen , toonde aan dat peptidegels met langzame afgifte gedurende lange tijd immunotherapiegeneesmiddelen op tumorplaatsen konden afleveren.

Hartgerink is een pionier in de ontwikkeling van zelfassemblerende multidomein peptide (MDP) hydrogels, die de extracellulaire matrix van het lichaam nabootsen om de groei van cellen en vasculaire systemen voor weefselherstel te stimuleren. De hydrogel wordt als vloeistof geïnjecteerd, wordt halfvast in het lichaam en degradeert langzaam na verloop van tijd.

De hydrogel in de nieuwe studie is ook gastvrij voor cellen, maar wanneer de indringers kankercellen zijn, ze zitten in de problemen. Geneesmiddelen voor immunotherapie die bekend staan ​​​​als cyclische dinucleotiden (CDN's) wachten op hen in de gel.

Hartgerink, een professor in de chemie en bio-engineering, zei dat de concentratie van CDN in de hydrogel belangrijk is.

"De normale benadering van CDN-levering is eenvoudige injectie, maar dit leidt tot een zeer snelle diffusie van het geneesmiddel door het hele lichaam en vermindert de concentratie op de plaats van de tumor tot zeer lage niveaus, " zei hij. "Met dezelfde hoeveelheid CDN, de STINGel-benadering zorgt ervoor dat de concentratie van CDN in de buurt van de tumor veel hoger blijft gedurende lange tijd."

STINGel werd zowel in laboratoriumculturen als in vivo bestudeerd. Voor het in vivo gedeelte, zes groepen van elk 10 knaagdieren werden alleen met CDN behandeld, controle collageen alleen of met CDN, MDP alleen of STINGel (CDN plus MDP). Slechts één op de 10 dieren met CDN of collageen plus CDN overleefde 105 dagen, maar zes van de 10 dieren die met STINGel werden behandeld, overleefden. Deze bleken ook resistent tegen verdere implantatie van kankercellen, wat betekent dat hun immuunsysteem is getraind om met succes zowel de bestaande kanker als het toekomstige optreden van die kanker te identificeren en te vernietigen, aldus Hartgerink.

Het laboratorium testte meer gebruikelijke hydrogels, maar ontdekte dat ze niet dezelfde gecontroleerde afgifte konden bieden en ook geen extra voordeel opleverden ten opzichte van CDN-behandeling die werd gezien in klinische onderzoeken. "De MDP-hydrogel biedt een unieke omgeving voor de afgifte van CDN die andere gels gewoon niet kunnen evenaren, ', aldus Hartgerink.

"Het CDN dat we in deze studie hebben gebruikt, bevindt zich momenteel in klinische onderzoeken, " zei hij. "Wij denken dat onze STINGel-aanpak het potentieel heeft om de reikwijdte van dit krachtige immunotherapie-medicijn aanzienlijk uit te breiden tot een groter aantal resistente kankers."