(Phys.org) —Elk beschikbaar kankermedicijn is vatbaar voor resistentie, volgens Mansoor Amiji, Distinguished Professor en voorzitter van de afdeling Farmaceutische Wetenschappen. Tumoren groeien sneller dan bloedvaten, dus deze weerbarstige massa's cellen krijgen heel weinig zuurstof en voedingsstoffen, wat betekent dat ze precies weten hoe ze moeten overleven onder barre omstandigheden. Ze maken miniatuurpompjes om actief alles te verdrijven dat hen niet goed van pas komt (zoals medicijnen), en ze ontwijken alle checks and balances die normaal gesproken gezonde celpopulaties in stand houden.

Elk van deze supercelkrachten is gecodeerd in het DNA van de kanker. In theorie, het uitschakelen van de juiste genen zou de superkrachten uitschakelen, volgens Amij. Een methode genaamd RNA-interferentie doet precies dat. Door de eiwitproductie van specifieke delen van DNA te remmen, zogenaamd klein interfererend RNA, of siRNA, kan de activiteit van individuele genen stopzetten.

Maar dit is makkelijker gezegd dan gedaan. De siRNA-moleculen zijn ongelooflijk kieskeurige moleculen, die Amiji vergeleek met een kieskeurige gast die alles gewoon nodig heeft. "Ze zijn klein, negatief geladen, en extreem labiel, " hij zei, en ze degraderen als je er zelfs maar op ademt in het lab. Al deze kenmerken maken het moeilijk om ze in het lichaam te krijgen waar je ze wilt hebben.

In een recent artikel in het tijdschrift Biomaterialen , Amiji en medewerkers van Novartis Institutes for Biomedical Research presenteren een systeem dat volgens hen enkele van deze uitdagingen zal overwinnen. Gebruikmakend van hun expertise op het gebied van gerichte medicijnafgifte, Amiji's team ontwikkelde een modulair systeem dat kan worden gebruikt om siRNA en elk standaardmedicijn rechtstreeks aan de kankercellen te leveren en nergens anders. Dit werk wordt gefinancierd door de Alliance for Nanotechnology in Cancer Platform Partnership-beurs van het National Cancer Institute.

"Als we echt weerstand willen bieden, we moeten het op een multifactoriële manier aanpakken, "zei Amiji. Het nieuwe modulaire systeem is precies dat - een veelzijdige benadering die tegelijkertijd chemotoxiciteit en resistentie aanpakt, twee van de moeilijkste uitdagingen waarmee ontwikkelaars van kankergeneesmiddelen worden geconfronteerd.

In het onderzoek, onder leiding van Amiji's voormalige afgestudeerde student Shanthi Ganesh en huidige onderzoeksassistent-professor Arun Iyer, het team creëerde een bibliotheek van carrier-complexen, elk gespecialiseerd voor bepaalde eigenschappen. Sommige complexen zijn goed in het transporteren van negatief geladen moleculen (zoals siRNA) door het negatief geladen celmembraan, die hen normaal afstoot. Andere complexen zijn goed in het verzwelgen van hydrofobe medicijnen (die niet oplossen in water), terwijl weer anderen beter werken met hydrofiel, of
waterminnend, " verdovende middelen.

"Het zijn bijna Lego-stukken die je kunt mixen en matchen om de juiste assemblage voor het juiste type lading te creëren, en vervolgens richten op het juiste deel van het lichaam waar het moet worden afgeleverd, ' zei Amiji.

De assemblages brengen ook moleculen aan die ervoor zorgen dat ze zich gedragen als postduiven in het bloed, hun boodschappen van cellulaire vernietiging alleen naar kankercellen brengen.

In dit onderzoek, Amiji's team concentreerde zich op een molecuul genaamd hyaluronzuur, die veel kankercellen herkennen via gespecialiseerde receptoren op hun oppervlak. In het labortorium, ze waren in staat om systemen te ontwerpen die medicijnen en siRNA's rechtstreeks en uitsluitend aan kankercellen afleverden, waarbij 100 procent van de lading werd vrijgegeven.

Maar toen ze het proces eenmaal in levende muizen hadden getest, ze hadden minder succes. Dat komt omdat twee factoren die ervoor zorgen dat de complexen hun doel bereiken geen probleem zijn in de petrischaal:sanitair en instructies. Als de beoogde kankercellen te weinig receptoren op hun oppervlak hebben, de complexen zullen ze niet vinden in het relatief enorme organismesysteem. Maar zelfs als de receptorexpressie hoog is, bloedtoevoer moet ook hoog zijn in de levende muis, of ze zullen in de eerste plaats niet eens aan hun reis beginnen.

Toekomstige onderzoekers zullen deze factoren in evenwicht moeten brengen wanneer ze de bibliotheek van het team gebruiken om dragers te ontwikkelen die geschikt zijn voor specifieke medicijnen en kankertypes, zei Amij. Maar de modulariteit van hun systeem maakt het bijzonder geschikt om een ​​verscheidenheid aan unieke uitdagingen aan te gaan. "Het stelt ons in staat om dit systeem aan te passen aan het juiste type tumor, " hij legde uit.