(PhysOrg.com) -- Wetenschappers van de UCLA hebben een manier ontdekt om het immuunsysteem wakker te maken om kanker te bestrijden door een immuunsysteem-stimulerend eiwit in een container op nanoschaal, een kluis genaamd, rechtstreeks in longkankertumoren af ​​​​te leveren, gebruik maken van de natuurlijke afweer van het lichaam om de groei van ziekten te bestrijden.

de gewelven, tonvormige capsules op nanoschaal gevonden in het cytoplasma van alle zoogdiercellen, zijn ontworpen om langzaam een ​​eiwit af te geven, de chemokine CCL21, in de tumor. Preklinische studies bij muizen met longkanker toonden aan dat het eiwit het immuunsysteem stimuleerde om de kankercellen te herkennen en aan te vallen, krachtig remmen van de groei van kanker, zei Leonard Rome, een onderzoeker aan het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA, associate director van de California NanoSystems Institutes en co-senior auteur van de studie.

"Onderzoekers werken al vele jaren aan de ontwikkeling van effectieve immuuntherapieën voor de behandeling van kanker, met beperkt succes, " zei Rome, die al tientallen jaren gewelven bestudeert. "Bij longtumoren, het immuunsysteem is neerwaarts gereguleerd en wat we wilden doen was het wakker maken, een manier vinden om de kanker tegen het immuunsysteem te laten zeggen, 'Hallo, Ik ben een tumor en ik ben hier. Kom me halen.' "

De studie verschijnt op 3 mei, uitgave van 2011 PLoS One , een peer-reviewed tijdschrift van de Public Library of Science.

Het nieuwe kluisbezorgsysteem, die Rome drie jaar geleden als 'slechts een droom' bestempelde, is gebaseerd op een periode van 10 jaar, voortdurende onderzoeksinspanningen gericht op het gebruik van de witte bloedcellen van een patiënt om dendritische cellen te maken, cellen van het immuunsysteem die antigeenmateriaal verwerken en op het oppervlak presenteren aan andere immuunsysteemcellen. Een Fase I-studie die deel uitmaakt van de inspanning, onder leiding van ULCA's Dr. Steven Dubinett, een replicatie-deficiënt adenovirus gebruikt om de dendritische cellen te infecteren en ze ertoe aan te zetten CCL21 te veel uit te scheiden, de eerste keer dat de chemokine aan mensen is toegediend. De gemanipuleerde cellen - 10 miljoen per keer - werden vervolgens rechtstreeks in de longkanker van de patiënt geïnjecteerd om een ​​immuunrespons te stimuleren.

De vroege fase studie heeft aangetoond dat de dendritische celmethode veilig is, heeft geen bijwerkingen en lijkt de immuunrespons te versterken - Dubinett en zijn team ontdekten dat T-lymfocyten in de bloedstroom circuleren met specifieke cytokinesignaturen, wat aangeeft dat de lymfocyten de kanker herkenden als een vreemde indringer.

Echter, het proces om dendritische cellen uit de witte bloedcellen te genereren en ze te manipuleren om CCL21 te veel uit te scheiden, is omslachtig, duur en tijdrovend. Het vereist ook een Good Manufacturing Practice (GMP)-suite, een gespecialiseerd laboratorium dat cruciaal is voor de veilige groei en manipulatie van cellen, die veel onderzoeksinstellingen niet hebben.

"Het wordt ingewikkeld, " zei Dubinett, directeur van het Lung Cancer Program aan het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA, hoogleraar pathologie en laboratoriumgeneeskunde, lid van het California NanoSystems Institute en een co-senior auteur van het artikel. "Je moet een samenloop van dingen hebben - de patiënt moet klinisch in aanmerking komen voor het onderzoek en gezond genoeg zijn om deel te nemen, we moeten in staat zijn om de cellen te laten groeien en ze vervolgens genetisch te modificeren en terug te geven."

Er was ook de uitdaging van de variabiliteit van patiënt tot patiënt, zei Sherven Sharma, een onderzoeker aan zowel het Jonsson Cancer Center als het California NanoSystems Institute, hoogleraar pulmonale en intensive care geneeskunde en co-senior auteur van de studie. Bij sommige patiënten was het gemakkelijker om de dendritische cellen te isoleren en te laten groeien dan bij andere, dus de resultaten waren niet consistent.

"We wilden een eenvoudigere manier creëren om een ​​omgeving te ontwikkelen die het immuunsysteem zou stimuleren, ' zei Sharma.

In de fase I-studie, het duurt meer dan een week om de witte bloedcellen te differentiëren tot dendritische cellen en ze te laten groeien tot de miljoenen die nodig zijn voor de therapie. De dendritische cellen zijn geïnfecteerd met een virus dat is ontwikkeld om een ​​gen te dragen dat ervoor zorgt dat de cellen CCL21 afscheiden en vervolgens in de tumor van de patiënt worden geïnjecteerd met behulp van geleide beeldvorming.

"We dachten dat als we de dendritische cellen konden vervangen door een nano-voertuig om de CCL21 te leveren, we zouden een gemakkelijkere en goedkopere behandeling hebben die ook zou kunnen worden gebruikt bij instellingen die geen GMP hebben, ' zei Dubinett.

Indien succesvol, de kluisleveringsmethode zou een broodnodig wapen toevoegen aan het arsenaal in de strijd tegen longkanker, die goed is voor bijna een derde van alle sterfgevallen door kanker in de Verenigde Staten en jaarlijks een miljoen mensen wereldwijd doodt.

"Het is cruciaal dat we nieuwe en effectievere therapieën vinden om deze dodelijke ziekte te bestrijden, " zei Dubinett. "Op dit moment hebben we geen adequate opties voor therapieën voor gevorderde longkanker."

De gewelfde nanodeeltjes die de CCL21 bevatten, zijn ontworpen om het eiwit in de loop van de tijd langzaam in de tumor af te geven, het produceren van een blijvende immuunrespons. Hoewel de kluizen de verpakte CCL21 beschermen, ze werken als een capsule met time-release, zei Rome.

Rome, Dubinett en Sharma zijn van plan om de kluisafleveringsmethode binnen de komende drie jaar in studies bij mensen te testen en hopen dat de veelbelovende resultaten die zijn gevonden in de preklinische diertumormodellen zullen worden gerepliceerd. Als een dergelijk onderzoek wordt goedgekeurd, het zou de eerste keer zijn dat een gewelfd nanodeeltje bij mensen wordt gebruikt voor immuuntherapie tegen kanker.

Het gewelfde nanodeeltje zou slechts een enkele injectie in de tumor vereisen vanwege het ontwerp met langzame afgifte, en het kan uiteindelijk worden ontworpen om patiëntspecifiek te zijn door de tumorantigenen van het individu toe te voegen aan de kluis, zei Dubinett. De kluizen kunnen ook het doelwit zijn door antilichamen aan hun oppervlak toe te voegen die receptoren op de tumor herkennen. De injectie zou dan in de bloedbaan kunnen worden toegediend en de kluis zou naar de tumor gaan, een minder ingrijpend proces dat gemakkelijker zou zijn voor de patiënten. De kluis kan ook tumoren en metastasen opsporen en richten die te klein zijn om met beeldvorming te worden gedetecteerd.

Rome waarschuwde dat het gewelfwerk zich in een veel vroeger stadium bevindt dan het dendritische celonderzoek van Dubinett, maar hij wordt aangemoedigd door de vroege resultaten. Het doel is om een ​​"off-the-shelf" therapie te ontwikkelen met behulp van kluizen.

"Bij dieren, de gewelfde nanodeeltjes zijn even effectief gebleken, zo niet effectiever, dan de dendritische celbenadering, " zei hij. "Nu moeten we de kluistherapie krijgen die door de FDA is goedgekeurd voor gebruik bij mensen."

Omdat een gewelf een natuurlijk voorkomend deeltje is, het veroorzaakt geen schade aan het lichaam en is potentieel een ideaal middel voor gebruik bij het leveren van gepersonaliseerde therapieën, zei Rome.