Door meerdere moleculen van een veelvoorkomend medicijn tegen leukemie te binden met nanodiamanten, wetenschappers van de National University of Singapore (NUS) en University of California, Los Angeles (UCLA) slaagde erin de afgifte van het medicijn aan leukemische cellen te stimuleren en het medicijn in de cellen te houden om de kanker te bestrijden.

Deze nieuwe ontdekking, voor het eerst gemeld, pakt een van de grootste uitdagingen aan bij de behandeling van leukemie, waarbij de kankercellen manieren ontwikkelen om medicijnen uit het lichaam te pompen voordat ze hun werk kunnen doen, vooral nadat ze zijn blootgesteld aan chemotherapeutica.

Ontwikkeld door Dr. Edward Chow, Hoofdonderzoeker bij het Cancer Science Institute of Singapore en assistent-professor bij de afdeling Farmacologie, Yong Loo Lin School of Medicine bij NUS, in samenwerking met professor Dean Ho van de UCLA School of Dentistry, deze innovatie belooft een grotere werkzaamheid bij de behandeling van leukemie, vooral in niet-klevende cellen.

De bevindingen werden voor het eerst online gepubliceerd in het medische tijdschrift Nanogeneeskunde:Nanotechnologie, Biologie, en geneeskunde .

Wanneer leukemie resistent wordt tegen geneesmiddelen

Daunorubicine is momenteel een van de meest gebruikte geneesmiddelen voor de behandeling van leukemie. Het medicijn werkt door de groei van kankercellen te vertragen of te stoppen, waardoor velen van hen stierven. Het is ook gebruikelijk, echter, voor leukemie om na behandeling resistent te worden tegen dit medicijn.

Een mechanisme waarmee deze oppositie, algemeen bekend als chemoresistentie, gebeurt door de expressie van medicijntransportpompen in leukemiecellen die actief chemotherapeutica uitpompen, inclusief daunorubicine.

Innovatief gebruik van nanodiamanten

De huidige benaderingen voor het neutraliseren van chemoresistentie waren gericht op het ontwikkelen van competitieve remmers. Deze inspanningen hebben beperkt succes, met uitdagingen zoals hoge toxiciteitsniveaus en minder veelbelovende resultaten tijdens klinische onderzoeken.

Het team van wetenschappers van NUS en UCLA wendde zich tot nanodiamanten, die klein zijn, op koolstof gebaseerde deeltjes met een diameter van 2 tot 8 nanometer, als een optie om chemoresistentie aan te pakken. Dr. Chow bestudeerde de biologische basis van hoe nanodiamanten mogelijk chemoresistentie kunnen overwinnen.

De wetenschappers bonden de oppervlakken van nanodiamanten met Daunorubicine, en de hybride nanodiamant-geneesmiddelcomplexen werden geïntroduceerd in leukemische cellen. Het onderzoeksteam ontdekte dat nanodiamanten het medicijn naar de kankercellen konden brengen zonder te worden weggepompt. Vanwege hun niet-invasieve afmetingen en unieke oppervlaktekenmerken, nanodiamanten kunnen gemakkelijk worden vrijgegeven zonder de bloedvaten te verstoppen.

Dr Chow zei, "Het gebruik van nanodiamanten biedt een veelbelovende combinatie van biocompatibiliteit en het vermogen om de therapeutische werkzaamheid te verbeteren. onze eerste veiligheidstests, zowel in vitro als in vivo, geven aan dat ze goed worden verdragen, wat een veelbelovende stap is in de richting van verdere translationele ontwikkeling."

"Nanodiamanten zijn veelbelovende therapeutische voertuigen, en een van onze huidige doelen is om te bepalen welke medicijnen optimaal door de nanodiamant zouden worden geleverd aan specifieke ziektemodellen die in de toekomst het beste voor een patiënt zouden kunnen gelden, " voegde Prof Ho toe, die bij de afdeling Orale Biologie en Geneeskunde is en tevens mededirecteur is van het Jane en Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology aan de UCLA School of Dentistry. Dr. Ho is ook hoogleraar bio-engineering aan de UCLA.

Verder onderzoek

Het team merkte op dat verdere ontwikkeling en veiligheidsevaluatie van nanodiamantsystemen nodig zijn om hun volledige potentieel te realiseren. Om het onderzoek verder te brengen, het multidisciplinaire team van medewerkers zal de medicijnafgiftecomplexen in klinische omgevingen evalueren. Ze hopen dat hun werk kan worden vertaald naar de kliniek voor gebruik tegen leukemie die niet reageert op behandeling met Daunorubicine. Ze kijken ook naar het toepassen van de bindende eigenschappen van nanodiamanten op andere medicijnen.