Een van de eerste chemotherapiemedicijnen die wordt gegeven aan patiënten met de diagnose kanker - vooral long-, eierstokkanker of borstkanker - is cisplatine, een platinabevattende verbinding die het DNA van tumorcellen opslokt. Cisplatine is goed in het doden van die tumorcellen, maar het kan ook de nieren ernstig beschadigen, die hoge doses cisplatine krijgen omdat ze het bloed filteren.

Nu heeft een team van wetenschappers van de Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST) een nieuwe manier bedacht om cisplatine te verpakken in nanodeeltjes die te groot zijn om in de nieren te komen. De nieuwe verbinding zou patiënten de gebruikelijke bijwerkingen kunnen besparen en artsen in staat stellen hogere doses van het medicijn toe te dienen, zegt Shiladitya Sengupta, leider van het onderzoeksteam.

“We zouden zoveel meer cisplatine kunnen geven dan nu mogelijk is, " zegt Sengupta, een assistent-professor van HST. "Je zou de tumor kunnen wegvagen door het te bombarderen."

Tumoren bij muizen die werden behandeld met het nieuwe cisplatine-nanodeeltje kromp tot de helft van de grootte van die behandeld met traditioneel cisplatine, met minimale bijwerkingen. De bevindingen werden in juni gerapporteerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

Kralen aan een touwtje

Artsen begonnen in de jaren zeventig cisplatine te gebruiken om kanker te behandelen. Vroegtijdig, artsen erkenden dat het de nieren schaadde, en kankeronderzoekers gingen op zoek naar alternatieven. In de afgelopen decennia is de FDA heeft twee minder giftige derivaten van cisplatine goedgekeurd:carboplatine en oxaliplatine. Echter, die medicijnen doden tumorcellen niet zo succesvol als cisplatine.

De effectiviteit van cisplatine ligt in hoe gemakkelijk het zijn platinamolecuul afgeeft, het vrijmaken om DNA-strengen te verknopen, celdeling verstoren en de cel dwingen zelfmoord te ondergaan. Carboplatine en oxaliplatine zijn minder effectief (maar minder toxisch) dan cisplatine omdat ze hun platina-atomen steviger vasthouden.

Sengupta en zijn collega's hebben een nieuwe benadering gekozen om cisplatine veiliger te maken:cisplatinemoleculen aan elkaar rijgen tot een nanodeeltje dat te groot is om in de nieren te komen. (Het is aangetoond dat de nieren geen deeltjes groter dan vijf nanometer kunnen absorberen - ongeveer 1/10, 000ste van de diameter van een mensenhaar).

Zijn team ontwierp een polymeer dat bindt aan cisplatine, de moleculen rangschikken als kralen aan een touwtje. Het touwtje wikkelt zich vervolgens in een nanodeeltje van ongeveer 100 nanometer lang - veel te groot om in de nieren te passen. Echter, de deeltjes kunnen nog steeds tumorcellen bereiken omdat tumoren omgeven zijn door "lekkende" bloedvaten, die poriën van 500 nanometer hebben.

Hun eerste nanodeeltje bleek minder effectief dan cisplatine, dus hebben ze het polymeer aangepast om het iets minder stevig vast te houden aan platina, en eindigde met een molecuul met een tumordodende kracht vergelijkbaar met die van cisplatine. Echter, omdat de bijwerkingen minimaal zijn, het nanodeeltje kan in hogere doses worden afgegeven.

Daniela Dinulescu, een auteur van de paper en pathologie-instructeur in Brigham and Women's Hospital in Boston, toonde aan dat de nanodeeltjes beter presteerden dan cisplatine in muizen die waren ontworpen om eierstokkanker te ontwikkelen. De onderzoekers toonden ook aan dat het effectief is tegen in het laboratorium gekweekte long- en borsttumorcellen. Zodra de tumorcellen afsterven, het immuunsysteem verwijdert platina uit het lichaam.

Het is moeilijk om nieuwe op platina gebaseerde verbindingen te ontwikkelen en goed te keuren, zegt Nicholas Farrell, hoogleraar anorganische chemie aan de Virginia Commonwealth University, maar hij gelooft dat de nieuwe nanodeeltjes van Sengupta veelbelovend zijn. “Als het lukt, de aanpak belooft de status van cisplatine te behouden als een van de meest bruikbare geneesmiddelen die beschikbaar zijn voor de clinicus, ', zegt Farrel.

De MIT-onderzoekers werken nu aan nieuwe varianten van de nanodeeltjes die makkelijker te vervaardigen zijn. Ze maken ook plannen om de nanodeeltjes te testen in klinische proeven, die Sengupta hoopt binnen de komende twee jaar van start te gaan. Het polymeer dat wordt gebruikt voor de nanodeeltjesruggengraat is vergelijkbaar met appelzuur, een natuurlijk product van het cellulaire metabolisme, dus Sengupta is optimistisch dat het veilig zal blijken bij mensen.