Het verpakken van geneesmiddelen tegen kanker in deeltjes chemisch gemodificeerd silica verbetert het vermogen van de geneesmiddelen om huidkanker bij muizen te bestrijden, volgens nieuw onderzoek. Resultaten gepubliceerd op 3 mei in de Tijdschrift van de American Chemical Society online laten zien dat de honingraatdeeltjes anti-kankerantilichamen kunnen helpen tumorgroei te voorkomen en het leven van muizen te verlengen.

"We zijn erg enthousiast over onze voorlopige resultaten, " zei biochemicus Chenghong Lei van het Pacific Northwest National Laboratory van het Department of Energy, onderdeel van het team van wetenschappers van PNNL en de Universiteit van Washington. "We zijn van plan om wat extra, grotere studies met dieren. We hopen dat de resultaten goed genoeg standhouden om het ergens in de toekomst naar klinische proeven te brengen."

Antistoffen tegen kanker zijn enkele van de meest veelbelovende vormen van kankertherapieën. De antilichamen richten zich op een bepaald eiwit op kankercellen en - op een slecht begrepen manier - doden de cellen. Voorbeelden zijn herceptin voor één vorm van borstkanker en cetuximab voor darmkanker.

In tegenstelling tot het ploppen van een pil, echter, behandelingen op basis van antilichamen vereisen dat patiënten intraveneuze druppels in de arm krijgen. Deze sessies kosten tijd en geld, en gezond weefsel bloot te stellen aan het antilichaam, bijwerkingen veroorzaken.

Het verpakken van antilichamen in deeltjes zou ze bij de tumor concentreren en mogelijk bijwerkingen verminderen. Ander onderzoek heeft aangetoond dat silicium goed wordt verdragen door cellen, dieren en mensen. Dus, in samenwerking met de groep van tumorbioloog Karl Erik Hellstrom bij UW, de wetenschappers onderzochten deeltjes gemaakt van materiaal genaamd mesoporeuze silica tegen kanker bij muizen.

"De mesoporeuze aard van silica biedt honingraatachtige structuren die veel individuele medicijnmoleculen kunnen bevatten, " zei PNNL materiaalwetenschapper Jun Liu. "We hebben het materiaal voor onze energie- en milieuproblemen onderzocht, maar het leek een natuurlijke geschiktheid voor het toedienen van medicijnen."

In eerder werk, het team creëerde deeltjes die hexagonale poriën van nanogrootte bevatten die antilichamen bevatten, enzymen of andere eiwitten. In aanvulling, het versieren van de silicaporiën met kleine chemische groepen helpt eiwitten binnenin op te sluiten. Maar niet permanent - deze eiwitten lekken langzaam uit als een capsule met time-release.

De onderzoekers wilden testen of anti-kankerantilichamen verpakt in gemodificeerd mesoporeus silica effectiever zouden zijn tegen tumoren dan vrij stromende antilichamen.

Om dit te doen, ze bewerkten eerst chemisch mesoporeuze silicadeeltjes van ongeveer zes tot twaalf micrometer (ongeveer 1/10 van de diameter van mensenhaar). Deze deeltjes bevatten poriën met een diameter van ongeveer 30 nanometer. Ze ontdekten dat de omvang en keuze van chemische modificatie -- amine, carbonzuur- of sulfonzuurgroepen -- bepaalden hoe snel de antilichamen lekten, een eigenschap die kan worden benut om deeltjes fijn af te stemmen op verschillende medicijnen.

Aanvullende biochemische tests toonden aan dat de antilichamen die vrijkwamen uit de silica-kooien structureel gezond leken en goed werkten.

Vervolgens testten ze de deeltjes in muizentumoren bij UW, ze te vullen met een antilichaam genaamd anti-CTLA4 dat veel kankers bestrijdt, inclusief melanoom, een huidkanker. Het team injecteerde deze verpakte antilichamen in muizentumoren. Het team injecteerde ook alleen antilichamen of lege deeltjes in andere muizen met tumoren.

De verpakte antilichamen vertraagden de groei van tumoren het beste. De behandeling begon toen de tumoren ongeveer 27 kubieke millimeter waren. Onbehandelde tumoren groeiden ongeveer 5 dagen na de behandeling tot 200 kubieke millimeter. Tumoren die alleen met antilichamen werden behandeld, bereikten op dag 9 200 kubieke millimeter. waaruit blijkt dat antilichamen de tumorgroei vertragen. Maar tumoren behandeld met verpakte antilichamen bereikten pas op dag 30 de 200 kubieke millimeter. een significante verbetering ten opzichte van antilichamen alleen.

Het team herhaalde het experiment en ontdekte dat de behandeling ook het leven van zieke muizen verlengde. Van vijf muizen die alleen met deeltjes waren behandeld, allen stierven binnen 21 dagen na de behandeling. Maar van vijf muizen die werden behandeld met de verpakte antilichamen, drie leefden nog na 21 dagen, en twee op 34 dagen, wanneer het experiment eindigde.

Het team heeft ook gemeten hoeveel antilichaam er nog in de tumoren was. Twee en vier dagen na injectie, de onderzoekers vonden significant meer antistoffen in tumoren wanneer de antistoffen waren ingekapseld in de silicadeeltjes dan wanneer de antilichamen alleen waren geïnjecteerd.

Het team test andere antilichaam-kankerparen bij muizen, vooral andere kankers die solide tumoren vormen, zoals borstkanker. Ze gaan ook onderzoeken hoe de op deze manier geleverde antilichamen het immuunsysteem ertoe aanzetten kanker beter te bestrijden.

"We willen het mechanisme begrijpen, omdat er niet veel bekend is over hoe de langzaam gelekte antilichamen veranderingen in het immuunsysteem of in de micro-omgeving van de tumor veroorzaken, ' zei Hellström.