Onderzoekers van MIT en Brigham and Women's Hospital hebben aangetoond dat ze het kankermedicijn cisplatine veel effectiever en veiliger kunnen afleveren in een vorm die is ingekapseld in een nanodeeltje dat gericht is op prostaattumorcellen en wordt geactiveerd zodra het zijn doelwit bereikt.

Met behulp van de nieuwe deeltjes, de onderzoekers waren in staat om met succes tumoren bij muizen te verkleinen, met slechts een derde van de hoeveelheid conventionele cisplatine die nodig is om hetzelfde effect te bereiken. Dat zou kunnen helpen de mogelijk ernstige bijwerkingen van cisplatine te verminderen, waaronder nierbeschadiging en zenuwbeschadiging.

In 2008, de onderzoekers toonden aan dat de nanodeeltjes werkten in kankercellen die in een laboratoriumschaal werden gekweekt. Nu de deeltjes veelbelovend zijn gebleken bij dieren, het team hoopt door te gaan met menselijke tests.

“In elke fase het is mogelijk dat er nieuwe wegversperringen komen, maar je blijft het proberen, ", zegt Stephen Lippard, de Arthur Amos Noyes hoogleraar scheikunde en een senior auteur van het papier, die verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences de week van 10 januari.

Omid Farokhzad, universitair hoofddocent aan de Harvard Medical School en directeur van het Laboratory of Nanomedicine and Biomaterials in Brigham and Women's Hospital, is ook een senior auteur van het papier. Shanta Dhar, een postdoctoraal medewerker in het laboratorium van Lippard, en Nagesh Kolishetti, een postdoctoraal medewerker in het laboratorium van Farokhzad, zijn co-hoofdauteurs.

Betere levering

cisplatine, die artsen eind jaren zeventig begonnen te gebruiken om kanker te behandelen, vernietigt kankercellen door hun DNA te verknopen, wat uiteindelijk leidt tot celdood. Ondanks de nadelige bijwerkingen, waaronder ook zenuwbeschadiging en misselijkheid, ongeveer de helft van alle kankerpatiënten die chemotherapie krijgen, gebruikt cisplatine of andere platinamedicijnen.

Een ander probleem met conventioneel cisplatine is de relatief korte levensduur in de bloedbaan. Slechts ongeveer 1 procent van de dosis die aan een patiënt wordt gegeven, bereikt ooit het DNA van de tumorcellen, en ongeveer de helft ervan wordt binnen een uur na de behandeling uitgescheiden.

Om de tijd in omloop te verlengen, de onderzoekers besloten een derivaat van cisplatine te omhullen in een hydrofoob (waterafstotend) nanodeeltje. Eerst, ze hebben het medicijn aangepast, die normaal hydrofiel is (wateraantrekkend), met twee hexaanzuureenheden - organische fragmenten die water afstoten. Dat stelde hen in staat om de resulterende prodrug - een vorm die inactief is totdat deze een doelcel binnengaat - in een nanodeeltje in te kapselen.

Met behulp van deze aanpak, veel meer van het medicijn bereikt de tumor, omdat minder van het geneesmiddel in de bloedbaan wordt afgebroken. De onderzoekers ontdekten dat de nanodeeltjes ongeveer 24 uur in de bloedbaan circuleerden, minstens 5 keer langer dan niet-ingekapseld cisplatine. Ze ontdekten ook dat het zich niet zo veel ophoopte in de nieren als conventioneel cisplatine.

Om de nanodeeltjes te helpen hun doel te bereiken, de onderzoekers bedekten ze ook met moleculen die binden aan PSMA (prostaatspecifiek membraanantigeen), een eiwit dat op de meeste prostaatkankercellen wordt aangetroffen.

Nadat de verbeterde duurzaamheid van de nanodeeltjes in het bloed was aangetoond, de onderzoekers testten hun effectiviteit door muizen te behandelen die waren geïmplanteerd met menselijke prostaattumoren. Ze ontdekten dat de nanodeeltjes de tumorgrootte in 30 dagen evenveel verminderden als conventioneel cisplatine, maar met slechts 30 procent van de dosis.

"Ze hebben op zeer elegante wijze niet alleen een verbeterde werkzaamheid laten zien, maar ook een verminderde toxiciteit, " zegt Mansoor Amiji, voorzitter van de farmaceutische wetenschappen aan het Bouvé College of Health Sciences van de Northeastern University, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Met een nanodeeltje, u moet hogere doses bij de patiënt kunnen krijgen, dus je kunt een veel beter therapeutisch resultaat hebben en je minder zorgen maken over bijwerkingen.”

Dit type nanodeeltjesontwerp kan gemakkelijk worden aangepast om andere soorten medicijnen te vervoeren, of zelfs meer dan één medicijn tegelijk, zoals de onderzoekers afgelopen oktober meldden in een PNAS-paper. Ze kunnen ook worden ontworpen om andere tumoren dan prostaatkanker aan te pakken, zolang die tumoren receptoren hebben die het doelwit kunnen zijn. Een voorbeeld is de Her-2-receptor die overvloedig aanwezig is in sommige soorten borstkanker, zegt Lippard.

De deeltjes die in dit artikel worden getest, zijn gebaseerd op hetzelfde ontwerp als deeltjes die zijn ontwikkeld door Farokhzad en professor Robert Langer van het MIT Institute die het kankermedicijn docetaxel afleveren. Een Fase I klinische studie om die deeltjes te beoordelen begon vorige week, gerund door BIND Biosciences.

Er zijn aanvullende dierproeven nodig voordat de cisplatine-dragende deeltjes in klinische proeven bij mensen kunnen worden gebruikt, zegt Farokhzad. “Aan het eind van de dag als de ontwikkelingsresultaten allemaal veelbelovend zijn, dan hopen we binnen de komende drie jaar zoiets bij mensen te kunnen toepassen, ' zegt hij.