Voor een efficiënte kankertherapie met weinig bijwerkingen, het actieve geneesmiddel moet selectief een hoge concentratie in de tumor bereiken. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers hebben een nieuwe benadering geïntroduceerd, waarin twee synergetische geneesmiddelcomponenten worden gecombineerd tot een dimeer. Dit dimeer kan in uitzonderlijk hoge concentraties worden opgenomen in polymere nanotransporters. De componenten worden geactiveerd wanneer het dimeer in de tumor wordt gesplitst. In aanvulling, ze maken het gebruik van twee verschillende beeldvormingstechnieken mogelijk.

Polymere micellen zijn de belangrijkste nanotransporters die worden gebruikt bij de behandeling van tumoren. Ondanks verbeterde transportsystemen, veel uitdagingen moeten nog worden overwonnen:onvoldoende laden, voortijdige afgifte van het medicijn, geen mogelijkheid om de distributie van het medicijn te controleren, en beperkte accumulatie van het geneesmiddel in het tumorweefsel. Longjiang Zhang, Guizhi Zhu, Xiaoyuan Chen, en hun team hebben deze problemen vanuit de andere richting benaderd. In plaats van de transporteur te verbeteren, ze verbeterden de lading.

De wetenschappers van de National Institutes of Health in Bethesda, VS, en Nanjing Universiteit, China, hebben een eenvoudige maar effectieve truc gebruikt:ze hebben twee medicijnen met elkaar verbonden, camptothecin en een speciale fotosensitizer, een dimeer maken. Micellen kunnen zeer efficiënt worden geladen met een ongewoon grote hoeveelheid van de dimere vracht (59%). De dimeren zijn minder hydrofiel dan hun individuele componenten, waardoor ze gemakkelijker kunnen worden ingebracht in het hydrofobe binnenste van de micellen. Om dezelfde reden, de dimeren verlaten de micellen niet terwijl ze door de bloedvaten reizen. Dit vermindert ongewenste bijwerkingen.

Beide componenten van het aanvankelijk inactieve dimeer zijn verbonden door een disulfidebrug die alleen kan worden verbroken door een glutathionafhankelijke reactiecascade. Glutathion is een klein eiwit dat in veel tumoren in hoge concentraties aanwezig is. Beide medicijnen worden pas geactiveerd nadat het dimeer in de tumorcellen is gesplitst.

Wanneer het gebied van de tumor wordt bestraald met laserlicht, de fotosensitizer zet normale zuurstof om in zeer reactieve singletzuurstof, die de cel beschadigt en een zuurstoftekort veroorzaakt. Camptothecine remt factor 1α, die cellen helpt om zuurstoftekort te weerstaan. Dit versterkt het cytotoxische effect van de fotosensibilisator. Een ander effect van camptothecine is dat het het DNA van de tumorcellen beschadigt.

In aanvulling, de fotosensitizer is een fluorescerende kleurstof en kan de radio-isotoop koper-64 binden, die visualisatie mogelijk maakt met zowel fluorescentiebeeldvorming als positronemissietomografie (PET). Kwantitatief PET zorgt voor nauwkeurige monitoring van het dimeer, evenals bevestiging van zijn farmacokinetiek en biodistributie in vivo.

Experimenten met celculturen en tumorachtige muizen toonden aan dat deze nieuwe methode het transport en de accumulatie van het medicijn in tumoren significant verbeterde met significant minder bijwerkingen, terwijl de tumor in een significant grotere mate krimpt dan toediening van de ongebonden individuele componenten.