(PhysOrg.com) -- Een paper gepubliceerd in het januarinummer van het tijdschrift nanogeneeskunde zou de basis kunnen vormen voor een nieuwe behandelingsoptie voor eierstokkanker - een die een filterapparaat buiten het lichaam zou gebruiken om een ​​groot deel van de vrij zwevende kankercellen te verwijderen die vaak secundaire tumoren creëren.

Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben een startend bedrijf opgericht en werken samen met een bedrijf in medische apparatuur om een ​​prototype behandelingssysteem te ontwerpen dat magnetische nanodeeltjes zou gebruiken die zijn ontworpen om kankercellen te vangen. Toegevoegd aan vloeistoffen verwijderd uit de buik van een patiënt, de magnetische nanodeeltjes zouden zich vastklampen aan de vrij zwevende kankercellen, waardoor zowel de nanodeeltjes als kankercellen kunnen worden verwijderd door magnetische filters voordat de vloeistoffen worden teruggevoerd naar het lichaam van de patiënt.

Bij muizen met vrij zwevende eierstokkankercellen, een enkele behandeling met een vroeg prototype van het nanodeeltjes-magnetische filtratiesysteem ving genoeg van de kankercellen op zodat de behandelde muizen bijna een derde langer leefden dan onbehandelde. De onderzoekers verwachten dat meerdere behandelingen de levensduur verlengen, hoewel er aanvullend onderzoek nodig zal zijn om dat te documenteren - en de beste behandelingsopties te bepalen.

"Bijna niemand sterft aan primaire eierstokkanker, " zei John McDonald, een professor aan de Georgia Tech's School of Biology en hoofdonderzoeker van het Ovarian Cancer Institute in Atlanta. "Je kunt de primaire kanker verwijderen, maar het probleem is metastase. Een groot deel van de uitzaaiingen bij eierstokkanker komen van kankercellen die in de buikholte terechtkomen en de ziekte op die manier verspreiden."

Het verwijderingssysteem dat wordt ontwikkeld door McDonald en postdoctoraal collega Ken Scarberry - die ook CEO is van het startup-bedrijf Sub-Micro - zou de tumorprogressie bij mensen moeten vertragen. Het kan het aantal vrij zwevende kankercellen voldoende verminderen dat andere behandelingen, en het eigen immuunsysteem van het lichaam, de ziekte onder controle kunnen houden.

"Als je metastase kunt verminderen, u de levensduur van de persoon met de ziekte kunt verbeteren en een betere kans krijgt om deze effectief te behandelen, " zei McDonald. "Eén doel is om van kanker een chronische ziekte te maken die over een langere periode effectief kan worden behandeld. Als we het niet kunnen genezen, misschien kunnen we mensen helpen ermee te leven."

Eerdere in vitro-onderzoeken gepubliceerd door de auteurs van het Nanomedicine-artikel toonden aan dat de magnetische nanodeeltjes selectief menselijke eierstokkankercellen uit ascitesvloeistof konden verwijderen, die zich ophoopt in de buikholten van patiënten met eierstokkanker. De nanodeeltjes zijn gemaakt met liganden waarmee ze zich selectief kunnen hechten aan kankercellen.

De onderzoekers zijn van mening dat het behandelen van uit het lichaam verwijderde vloeistof mogelijke toxiciteitsproblemen vermijdt die zouden kunnen voortvloeien uit het inbrengen van de nanodeeltjes in het lichaam, hoewel verdere studies nodig zijn om te bevestigen dat de behandeling geen nadelige effecten zou hebben.

De recent gerapporteerde studie in Nanomedicine gebruikte drie sets vrouwelijke muizen om het voordeel van het nanodeeltjes-magnetische filtratiesysteem te bestuderen. Elke muis werd geïnjecteerd met ongeveer 500, 000 muizen eierstokkankercellen, die zich snel vermenigvuldigen -- elke cel verdubbelt binnen ongeveer 15 uur.

In de experimentele groep de onderzoekers - waaronder onderzoekswetenschapper Roman Mezencev - verwijderden vloeistof uit de buik van de muizen onmiddellijk na injectie van de kankercellen. Vervolgens voegden ze de magnetische nanodeeltjes toe aan de vloeistof, liet ze mengen, verwijderden vervolgens magnetisch de nanodeeltjes samen met de aangehechte kankercellen voordat de vloeistof werd teruggebracht. De stappen werden zes keer herhaald voor elke muis.

Eén controlegroep kreeg helemaal geen behandeling, terwijl een tweede controlegroep dezelfde behandeling onderging als de experimentele groep - maar zonder de magnetische nanodeeltjes. Muizen in de twee controlegroepen overleefden gemiddeld 37 dagen, terwijl de behandelde muizen 12 dagen langer leefden - een toename van 32 procent in levensduur.

Hoewel er nog veel meer onderzoek moet worden gedaan voordat de techniek op mensen kan worden getest, McDonald en Scarberry hebben een systeem voor ogen dat erg lijkt op wat nierdialysepatiënten nu gebruiken, maar met een bufferoplossing die door de buikholte circuleert om de kankercellen op te pikken.

"Wat we aan het ontwikkelen zijn, lijkt op hemofiltratie of peritoneale dialyse, waarbij de patiënt een paar keer per week in een kliniek kan komen en aangesloten kan worden op het apparaat, " zei Scarberry. "De behandeling is niet zwaar invasief, dus het kan vaak worden herhaald."

De nieuwe behandeling kan worden gebruikt in combinatie met bestaande chemotherapie en bestraling. Het verminderen van het aantal vrij zwevende kankercellen kan een vermindering van chemotherapie mogelijk maken, die vaak slopende bijwerkingen heeft, zei Scarberry. Het nieuwe behandelingssysteem zou kunnen worden gebruikt om gemorste kankercellen direct na een operatie aan een primaire tumor op te vangen.

De onderzoekers hopen binnen drie jaar een prototype circulatie- en filtratieapparaat klaar te hebben om te testen. Daarna zullen onderzoeken volgen naar het beste behandelingsregime, het onderzoeken van zaken als het aantal te gebruiken magnetische nanodeeltjes, het aantal behandelingen en behandelafstand. Als die succes hebben, het bedrijf zal samenwerken met de FDA om klinische proeven bij mensen te ontwerpen.

De onderzoekers bestuderen ook hoe hun magnetische nanodeeltjes kunnen worden gemanipuleerd om stamcellen van eierstokkanker te vangen, die niet worden beïnvloed door bestaande chemotherapie. Het verwijderen van die cellen kan helpen een krachtige bron van nieuwe kankercellen te elimineren.

Het onderzoek is ondersteund door de Georgia Research Alliance (GRA), het Eierstokkanker Instituut, de Robinson Family Foundation en de Deborah Nash Harris Endowment. Een lid van het ATDC startup accelerator-programma van Georgia Tech en een GRA VentureLab-bedrijf, Sub-Micro heeft ook particuliere financiering opgehaald om de ontwikkeling van zijn prototype te ondersteunen.

De uitdagingen die voor ons liggen, zijn onder meer ervoor zorgen dat nanodeeltjes het filtersysteem niet kunnen omzeilen om het lichaam binnen te komen, en het beheersen van het risico op infectie veroorzaakt door het openen van de buikholte.

Voorbij kanker, de onderzoekers denken dat hun aanpak nuttig kan zijn voor de behandeling van andere ziekten waarbij een vermindering van circulerende kankercellen of virusdeeltjes nuttig zou kunnen zijn. Het gebruik van magnetische nanodeeltjes die zijn ontworpen om hiv op te vangen, kan het virale gehalte in de bloedbaan helpen verminderen, bijvoorbeeld.

"Een technologie als deze heeft veel verschillende mogelijkheden, " zei Scarberry. "We ontwikkelen momenteel de technologie om de uitgezaaide verspreiding van eierstokkanker te beheersen, maar zodra we een apparaat hebben dat kankercellen efficiënt en effectief kan isoleren van circulerende vloeistoffen, inclusief bloed, we zouden andere kansen hebben."