(Phys.org) -- Experimenteren met menselijke prostaatkankercellen en muizen, kankerbeeldvormingsexperts bij Johns Hopkins zeggen dat ze een methode hebben ontwikkeld om kwaadaardige cellen te vinden en te doden, terwijl ze gezonde cellen sparen.

De methode, genaamd theranostische beeldvorming, richt zich op en volgt krachtige medicamenteuze therapieën rechtstreeks en alleen op kankercellen. Het berust op het binden van een oorspronkelijk inactieve vorm van medicamenteuze chemotherapie, met een enzym, aan specifieke eiwitten op tumorceloppervlakken en het detecteren van de absorptie van het medicijn in de tumor. De binding van het zeer specifieke medicijn-eiwitcomplex, of nanoplex, naar het celoppervlak waardoor het in de kankercel kan komen, waar het enzym langzaam het tumordodende medicijn activeert.

Onderzoekers zeggen dat hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano online 6 aug. worden verondersteld de eerste te zijn die aantonen dat chemotherapieën nauwkeurig kunnen worden gecontroleerd op moleculair niveau om hun effectiviteit tegen tumoren te maximaliseren, terwijl ook hun bijwerkingen worden geminimaliseerd.

Senior onderzoeksonderzoeker Zaver Bhujwalla, doctoraat, een professor aan de Johns Hopkins University School of Medicine en het Kimmel Cancer Center, merkt op dat een hardnekkig probleem met de huidige chemotherapie is dat het alle soorten cellen en weefsels aanvalt, niet alleen kanker.

In de theranostische beeldvormingsexperimenten, onder toezicht van Bhujwalla en studie mede-onderzoeker Martin Pomper, MD, doctoraat, onderzoekers richtten medicijnen alleen op kankercellen, specifiek die met prostaatspecifiek membraanantigeen, of PSMA celoppervlakte-eiwitten.

"Onze resultaten tonen een niet-invasieve beeldvormingsbenadering voor het volgen en leveren van gerichte therapie voor elke vorm van kanker die PSMA uitdrukt, " zegt Bhujwalla, die ook dienst doet als directeur van het Johns Hopkins In Vivo Cellular and Molecular Imaging Center (ICMIC), waar de theranostische beeldvormingsstudies werden ontwikkeld.

Bhujwalla zegt dat de nieuwe techniek mogelijk zal werken tegen elke vorm van kanker waarbij tumoren de productie van bepaalde celoppervlakte-eiwitten verhogen. Voorbeelden zijn onder meer borstkanker met HER-2/neu- en CXCR4-eiwitten, en wat lever, long- en nierkanker waarvan ook bekend is dat ze bepaalde eiwitten tot expressie brengen. Ze merkt op dat PSMA tot expressie wordt gebracht in de bloedvaten van de meeste solide tumoren, wat suggereert dat de nanoplex die in de laatste studie is gerapporteerd, in het algemeen kan worden gebruikt om een ​​​​verscheidenheid aan kankers in beeld te brengen en te behandelen.

In hun laatste reeks experimenten, voornamelijk bij muizen die zijn geïnjecteerd met menselijke prostaattumorcellen, Bhujwalla en het Johns Hopkins-team testten hun vermogen om met beeldvormingsapparatuur de afgifte van geneesmiddelen tegen kanker rechtstreeks aan tumoren te volgen. Sommige tumoren bestonden uit cellen met PSMA, terwijl andere zogenaamde controletumoren er geen hadden. Inbegrepen in het medicijn nanoplex waren kleine strengen RNA, celopbouwzuren die in plaats daarvan kunnen worden gebruikt om de productie van een bekend enzym te blokkeren en af ​​te remmen, cholinekinase, waarvan de niveaus gewoonlijk stijgen met tumorgroei. Alle nanoplex-componenten werden in beeld gebracht in de tumor, naast het verminderen van de productie van cholinekinase, die binnen 48 uur na absorptie van nanoplex in cellen met voldoende PSMA met 80 procent daalde. Toen onderzoekers antilichamen gebruikten om de werking van PSMA te blokkeren, naar beneden ging het niveau van nanoplex-opname en medicijnactivering in kankercellen zoals gemeten door het beeld te dimmen.

Verschillende concentraties van het medicijn nanoplex, gelabeld met radioactieve en fluorescerende moleculen, werden in het laboratorium gemengd met prostaatkankerweefselcellen, waarvan sommige extra PSMA hadden en andere die er geen hadden. Alleen die cellen met extra PSMA vertoonden nanoplex-opname, zoals gemeten door beeldintensiteit, die later afnam toen PSMA-blokkerende chemicaliën werden toegevoegd (terug naar niveaus die werden gezien in cellen met bijna geen PSMA).

Aanvullende experimenten met injecties van drie verschillende concentraties van het medicijn nanoplex toonden geen schade aan andere vitale muisorganen, zoals de nieren en de lever, noch enige toename van de reactie van het immuunsysteem van de muis.

"Onze benadering van theranostische beeldvorming laat zien hoe de beste detectie- en behandelingsmethoden kunnen worden gecombineerd tot zeer gespecialiseerde, krachtiger en veiliger vormen van chemotherapie, " zegt Pomper, een professor aan de Johns Hopkins, die tevens als associate director bij ICMIC fungeert.

Hij zegt dat een belangrijk doel van theranostische beeldvorming is om het verder te brengen dan standaardchemotherapie die één doelmolecuul tegelijk aanvalt. "Met theranostische beeldvorming, we kunnen meerdere tumordoelen aanvallen, waardoor het moeilijker wordt voor de tumor om medicamenteuze behandeling te ontwijken, " zegt Pomper, die al samenwerkt met collega's van Johns Hopkins om andere moleculaire doelwitten te identificeren.