(PhysOrg.com) -- Met behulp van nanoporeuze siliciumdeeltjes, twee teams van onderzoekers hebben voertuigen voor medicijnafgifte ontwikkeld die labiele moleculaire therapieën diep in het lichaam kunnen brengen. Beide groepen zijn van mening dat hun nieuwe vehikels voor medicijnafgifte nieuwe kansen creëren voor de ontwikkeling van innovatieve antikankertherapieën.

Mauro Ferrari, van het University of Texas Health Sciences Center in Houston, leidde een onderzoeksteam dat nieuwe methoden wilde ontwikkelen voor het afleveren van therapeutische kleine interfererende RNA-moleculen (siRNA) aan tumoren. Hij en zijn collega's publiceerden hun resultaten van hun onderzoek in het tijdschrift Cancer Research. Karl Erik Hellström, van de Universiteit van Washington, en Jun Liu en Chenghong Lei, beide van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), leidde de onderzoeksgroep bij het ontwikkelen van methoden voor het afleveren van therapeutische antilichamen tegen tumoren. Hun onderzoek werd gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society . Dr. Ferrari is de hoofdonderzoeker van een van de Physical Sciences in Oncology Centers van het National Cancer Institute (NCI), en hij speelde een baanbrekende rol bij het opzetten van de NCI's Alliance for Nanotechnology in Cancer.

siRNA is veelbelovende benadering van antikankertherapie, en één siRNA-molecuul tegen kanker bevindt zich nu in klinische proeven bij mensen (klik hier voor een recent verhaal). Echter, siRNA-moleculen worden snel afgebroken in het lichaam, dus het afleveren ervan aan tumoren vereist hulp.

Het team van Dr. Ferrari benaderde dit probleem door eerst siRNA-moleculen in te kapselen in op lipiden gebaseerde nanodeeltjes. Eerder werk van zijn team had al aangetoond dat deze lipidenanodeeltjes siRNA-moleculen aan tumoren kunnen leveren, maar het bereiken van een therapeutisch effect bij tumordragende muizen vereiste tweewekelijkse injecties gedurende vele weken. Om het aantal benodigde injecties te verminderen, Dr. Ferrari en zijn collega's besloten hun nanodeeltjes-siRNA-construct in de poriën van biocompatibele nanoporeuze siliciumdeeltjes te laden. Vervolgens injecteerden ze hun medicijnafgiftevehikel in muizen met menselijke eierstoktumoren.

Toen de onderzoekers de muizen drie weken later onderzochten, de onderzoekers ontdekten dat tumoren aanzienlijk waren gekrompen en dat het siRNA-agens nog steeds zijn biologische effect uitoefende. De onderzoekers ontdekten ook dat de toxiciteit minimaal of niet bestond.

In de tussentijd, het PNNL-team van de Universiteit van Washington gebruikte nanoporeus silicium om grote aantallen monoklonale antilichamen te vangen die zich richten op een specifiek tumor-geassocieerd eiwit dat bekend staat als CTLA-4. In klinische onderzoeken bij mensen is aangetoond dat monoklonale antilichamen die gericht zijn op CTLA-4 duidelijke antitumoreffecten hebben. maar therapeutische niveaus van dit antilichaam kunnen ongewenste auto-immuunreacties en andere ernstige bijwerkingen veroorzaken. Drs. Hellström, Liu, en Lei en hun medewerkers redeneerden dat nanoporeuze siliciumdeeltjes zouden kunnen fungeren als een reservoir dat therapeutische antilichaamniveaus op de plaats van de tumor zou handhaven, terwijl de totale hoeveelheid antilichaam die vrij in het lichaam circuleert, wordt verminderd.

Om hun hypothese te testen, de onderzoekers injecteerden hun construct rechtstreeks in melanomen die bij muizen groeiden. Als controle, een tweede set muizen ontving CTLA-4 monoklonale antilichamen die in de peritoneale holte werden geïnjecteerd. De resultaten van dit experiment toonden aan dat CTLA-4 monoklonale antilichamen die werden afgeleverd met behulp van nanoporeus silicium een ​​maand lang de tumorgroei onderdrukten zonder toxiciteit, terwijl CTLA-4-antilichamen alleen weinig effect hadden op tumorgroei. De eerste groep dieren leefde ook veel langer dan de tweede groep.

Dit werk over siRNA wordt gedetailleerd beschreven in een paper met de titel, "Aanhoudende kleine interfererende RNA-afgifte door mesoporeuze siliciumdeeltjes." Onderzoekers van het MD Anderson Cancer Center van de Universiteit van Texas, Rijst Universiteit, Baylor College of Medicine, Universiteit van Texas in Austin, en het Comprehensive Cancer Center van de Universiteit van Puerto Rico namen ook deel aan deze studie. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.

Dit werk met antilichamen wordt gedetailleerd beschreven in een paper met de titel, "Lokale afgifte van sterk geladen antilichamen van gefunctionaliseerde nanoporeuze ondersteuning voor kankerimmunotherapie." Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.