Een mengsel van huidige medicijnen en koolstofnanodeeltjes toont potentieel om de behandeling van hoofd-halskanker te verbeteren, vooral in combinatie met bestralingstherapie, volgens nieuw onderzoek van Rice University en het MD Anderson Cancer Center van de Universiteit van Texas.

Het werk baant een weg voor verder onderzoek naar therapie die is aangepast aan de behoeften van individuele patiënten. De therapie maakt gebruik van koolstofnanodeeltjes om chemotherapeutische geneesmiddelen in te kapselen en ze op te slaan totdat ze worden afgeleverd bij de kankercellen die ze moeten doden.

Een paper over het onderzoek werd deze maand gepubliceerd in het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano .

De nieuwe strategie van Rice-chemicus James Tour en Jeffrey Myers, een professor hoofd-halschirurgie aan MD Anderson, combineert paclitaxel (PTX) en Cetuximab (Cet) met hydrofiele koolstofclusters gefunctionaliseerd met polyethyleenglycol, bekend als PEG-HCC.

Cetuximab, de targeting-agent, is een gehumaniseerd monoklonaal antilichaam dat zich uitsluitend bindt aan de epidermale groeifactorreceptor (EGFR), een celoppervlakreceptor die tot overexpressie wordt gebracht door 90 procent van de hoofd-hals plaveiselcelkankers. Paclitaxel, een actief middel bij chemotherapie, wordt gebruikt voor de behandeling van longen, eierstok, borst- en hoofd-halskanker. In combinatie, ze hebben het vermogen om kankercellen aan te vallen en aan te vallen.

Omdat paclitaxel hydrofoob is – het vermengt zich niet met water – worden de stoffen over het algemeen gecombineerd met Cremophor EL, een op ricinusolie gebaseerde drager waarmee de verbinding die als taxol op de markt wordt gebracht, intraveneus aan patiënten kan worden toegediend.

Tour, Myers en hun medewerkers hebben een eenvoudige manier gevonden om PTX en Cetuximab te mengen met koolstofclusters die de actieve ingrediënten adsorberen. De nieuwe verbinding is in water oplosbaar en is effectiever in het bestrijden van tumoren dan Taxol, terwijl de toxische effecten van paclitaxel en Cremophor op aangrenzende gezonde cellen worden vermeden. Zij schreven.

"Het is heel gebruikelijk om corticale steroïden toe te dienen om de allergische reactie op Cremophor EL te beperken, " zei Toer, Rice's TT en W.F. Chao-leerstoel in de chemie en hoogleraar werktuigbouwkunde en materiaalkunde en informatica.

Tour zei dat de Cet/PTX/PEG-HCC-elementen gemakkelijk te combineren zijn. "We laten in de krant zien dat wanneer we paclitaxel opnemen in onze hydrofiele koolstofclusters, wij kunnen deze net zo goed leveren als commerciële Taxol.

"Maar je kunt nooit een markt betreden met iets dat net zo goed is als wat er al is. Je moet aanzienlijk beter zijn. Het mooie van wat we doen is dat we mogelijk een veel kleinere hoeveelheid van het medicijn kunnen gebruiken voor chemotherapie. Alleen al het elimineren van de Cremophor is een echt voordeel, " hij zei.

Tour merkte een recent goedgekeurd medicijn voor chemotherapie op dat paclitaxel combineert met albumine-nanodeeltjes, Abraxaan, toont ook belofte. "Dat werkt goed, maar het heeft nog steeds slechts ongeveer 10 procent van de markt na zes of zeven jaar gebruik, " hij zei.

Myers, de Hubert L. en Olive Stringer Distinguished Professor in Kankeronderzoek bij MD Anderson, zei dat het combineren van Cet/PTX/PEG-HCC en bestralingstherapie in tests op muizen een significante boost liet zien in het doden van tumoren. "Onze hypothese is dat PTX, het medicijn voor chemotherapie, maakt de kankercellen gevoelig voor de effecten van straling en Cetuximab/PEG-HCC verhoogt de afgifte van PTX aan de kankercellen, " hij zei.

In tegenstelling tot Cremophor, toer zei, de verbeterde koolstofclusters zijn niet-toxisch. Biodistributie- en toxiciteitsstudies toonden aan dat de "grote meerderheid" van PEG-HCC's via de nieren wordt uitgescheiden, terwijl sporenhoeveelheden in de levers en milten van geteste muizen geen schade aan de organen vertoonden.

De strategie kwam voort uit gesprekken tussen Tour en Rice-chemicus en Nobelprijswinnaar Richard Smalley, die stierf aan leukemie in 2005. "Ik zat met Rick bij MD Anderson terwijl hij werd behandeld, en we raakten aan de praat over het gebruik van koolstofdeeltjes voor levering als op koolstof gebaseerde dragers.

"Maar we hadden niets specifieks, " zei Tour. "Ik begon hieraan te werken zonder financiering, en kort na het overlijden van Rick in oktober 2005, Ik heb Jeff Myers ontmoet."

"Ik wilde een multidisciplinair programma opzetten om op nanodeeltjes gebaseerde therapieën voor kanker in het algemeen te bestuderen, en meer specifiek, hoofd-halskanker, "zei Myers. "In die tijd, Dr. Garth Powis (hoogleraar en voorzitter van de afdeling Experimentele Therapeutica bij MD Anderson) stuurde me door naar Dr. Mauro Ferrari (nu president van The Methodist Hospital Research Institute en adjunct-professor bio-engineering bij Rice), die me uiteindelijk in contact bracht met Dr. Tour.

"Zijn enthousiasme voor wetenschap en bereidheid om het potentieel van koolstofnanodeeltjes voor de behandeling van kankerpatiënten verder te onderzoeken, was meteen duidelijk, en we hebben een gezamenlijke inspanning gelanceerd die behoorlijk productief is geweest, " hij zei.

Myers is tevreden met wat het team tot nu toe heeft bereikt. "Dit samenwerkingswerk heeft 'het principe bewezen' dat koolstofnanodeeltjes kunnen worden gebruikt om een ​​chemotherapeutisch medicijn niet-covalent te koppelen aan een gericht antilichaam dat het medicijn specifiek aan een kankercel kan afleveren, " zei hij. "Dit principe zou kunnen worden gebruikt om andere geneesmiddelen aan andere soorten cellen af ​​te leveren door specifieke targeting van celoppervlakreceptoren als een methode om de therapeutische verhouding te verhogen.

"Hoewel ik geen expert ben op deze andere gebieden, dit zou mogelijk toepassingen kunnen hebben bij infectieziekten, neurologische aandoeningen en hart- en vaatziekten, " hij zei.

Tour ziet potentieel voor klinisch gebruik van PEG-HCC's voor hersenkanker en traumatisch hersenletsel, evenals voor chemotherapie, maar erkende dat de introductie van dergelijke medicijnen voor menselijk gebruik nog ver weg is. "Om een ​​medicijn door alle verschillende fasen te krijgen, inclusief proeven, duurt meestal 12 tot 14 jaar en ongeveer $ 1,25 miljard, " zei hij. "Dat kan soms worden versneld door experimentele proeven met patiënten die geen andere opties hebben, maar het is nog steeds een lange en dure tocht."

Nog altijd, hij zei dat het nieuwe werk een sterke stap in de goede richting is. "Dit artikel is het hoogtepunt van zes jaar onderzoek, " zei hij. "Het kwam allemaal samen. Dit is het crescendo, hier."