(Phys.org) - Een van de belangrijkste redenen waarom nanodeeltjes de effectiviteit van een geneesmiddel tegen kanker kunnen vergroten en tegelijkertijd de toxiciteit ervan kunnen verminderen, is dat ze zich op kankerachtige plaatsen in het lichaam kunnen ophopen via de abnormaal lekkende bloedvaten die de meeste solide tumoren omringen. Hoewel het fenomeen van verbeterde permeabiliteit en retentie (EPR) effectief is, het is inefficiënt en de overgrote meerderheid van een geïnjecteerde dosis geneesmiddel waarin nanodeeltjes zijn ingevangen, wordt uit het lichaam uitgescheiden zonder ooit het beoogde doel te bereiken. Nutsvoorzieningen, echter, een team van onderzoekers van het National Cancer Institute (NCI) heeft een manier gevonden om het EPR-effect aanzienlijk te versterken en de accumulatie van nanodeeltjes in tumoren met meer dan 20 keer te verhogen.

Hisataka Kobayashi en zijn collega's van NCI's Center for Cancer Research gebruikten een techniek die ze foto-immunotherapie noemen, die een antilichaam gebruikt dat is gekoppeld aan een lichtgevoelige verbinding of fotosensibilisator, om de lekkage van tumor-geassocieerde bloedvaten te vergroten. De resulterende superverbeterde permeabiliteit en retentie (SUPR) verhoogde niet alleen de hoeveelheid met geneesmiddel beladen nanodeeltjes die zich ophoopten in gesensibiliseerde tumoren, maar belangrijker, de grootte van de behandelde tumoren aanzienlijk verminderd. De onderzoekers rapporteren hun werk in het tijdschrift ACS Nano .

Om hun foto-immunotherapiemiddel te maken, het NCI-team koppelde een door de FDA goedgekeurd monoklonaal antilichaam, panituumab, die zich richt op de EGFR-receptorvariant, ErbB1, dat wordt op sommige solide tumoren tot overexpressie gebracht door een fotosensibiliserend middel dat bekend staat als IR700. Een dag na het injecteren van dit middel in tumordragende muizen, de onderzoekers gebruikten een enkele dosis nabij-infraroodlicht om het middel te activeren. Vervolgens injecteerden ze panitumumab met een fluorescerend label dat in beeld kon worden gebracht en ontdekten dat het antilichaam zich snel alleen ophoopte in de tumoren die door bestraling waren gesensibiliseerd en niet in de tumoren die niet waren gesensibiliseerd.

Daaropvolgende experimenten toonden aan dat de bestraalde, aan antilichamen gekoppelde fotosensitizer de eerste laag tumorcellen beschadigt die naast de lekkende bloedvaten zit. Wanneer deze cellen beschadigd zijn, het verandert de druk rond de bloedvaten, waardoor ze zich uitbreiden, waardoor hun lekkage toeneemt. De onderzoekers toonden aan dat het SUPR-effect de doorlaatbaarheid van deze bloedvaten voor deeltjes tot 200 nanometer vergroot.

In een laatste reeks experimenten, de onderzoekers dienden vervolgens een uur na bestraling commercieel verkrijgbare in liposomen ingekapselde daunorubicine toe. Dertig dagen nadat 10 dieren waren behandeld, zeven van de muizen leefden nog, vergeleken met slechts één dier dat werd behandeld met alleen liposomaal daunorubicine.

Dit werk wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Aanzienlijk verbeterde permeabiliteit en retentie-effecten veroorzaakt door foto-immunotherapie van tumoren." Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.