Een factor die glioblastoomkankers zo moeilijk te behandelen maakt, is dat kwaadaardige cellen van de tumoren zich door de hersenen verspreiden door zenuwvezels en bloedvaten te volgen om nieuwe locaties binnen te vallen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben geleerd dit migratiemechanisme te kapen, het tegen de kanker keren door een film van nanovezels te gebruiken die dunner is dan mensenhaar om tumorcellen weg te lokken.

In plaats van nieuwe gebieden binnen te vallen, de migrerende cellen hechten zich vast aan de speciaal ontworpen nanovezels en volgen ze naar een locatie - mogelijk buiten de hersenen - waar ze kunnen worden gevangen en gedood. Met behulp van deze techniek, onderzoekers kunnen tumoren gedeeltelijk verplaatsen van onbruikbare locaties naar meer toegankelijke. Hoewel het de kanker niet zal elimineren, de nieuwe techniek verminderde de grootte van hersentumoren in diermodellen, wat suggereert dat deze vorm van hersenkanker op een dag meer als een chronische ziekte zou kunnen worden behandeld.

"We hebben een polymeer dunne film nanovezel ontworpen die de structuur van zenuwen en bloedvaten nabootst die hersentumorcellen normaal gebruiken om andere delen van de hersenen binnen te dringen, " legde Ravi Bellamkonda uit, hoofdonderzoeker en voorzitter van de Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering aan Georgia Tech en Emory University. "De kankercellen grijpen normaal gesproken vast aan deze natuurlijke structuren en rijden ze als een monorail naar andere delen van de hersenen. Door een aantrekkelijke alternatieve vezel te bieden, we kunnen de tumoren efficiënt langs een ander pad verplaatsen naar een bestemming die we kiezen."

Details van de techniek werden op 16 februari in het tijdschrift gerapporteerd Natuurmaterialen . Het onderzoek werd ondersteund door het National Cancer Institute (NCI), onderdeel van de National Institutes of Health; door de in Atlanta gevestigde Ian's Friends Foundation, en door de Georgia Research Alliance. Naast de afdeling Coulter van Biomedical Engineering, het onderzoeksteam omvatte Children's Healthcare van Atlanta en Emory University.

Behandeling van de Glioblastoma multiforme kanker, ook wel GBM genoemd, is moeilijk omdat de agressieve en invasieve kanker zich vaak ontwikkelt in delen van de hersenen waar chirurgen terughoudend zijn om te opereren. Zelfs als de primaire tumor kan worden verwijderd, echter, het heeft zich vaak verspreid naar andere locaties voordat het werd gediagnosticeerd.

Er worden nieuwe medicijnen ontwikkeld om GBM aan te vallen, maar de in Atlanta gevestigde onderzoekers besloten een meer technische benadering te volgen. Anjana Jain, wie is de eerste auteur van deze GBM-studie, is nu een assistent-professor bij de afdeling Biomedical Engineering aan het Worcester Polytechnic Institute in Massachusetts. Als afgestudeerde Georgia Tech-student, Jain werkte aan biomaterialen voor de regeneratie van het ruggenmerg. Vervolgens, als postdoctoraal onderzoeker in het Bellamkonda-lab, ze zag de kans om haar afstudeerwerk toe te passen om mogelijke nieuwe behandelingsmodaliteiten voor GBM te ontwikkelen.

"De signaalroutes die we probeerden te activeren om het ruggenmerg te herstellen, waren dezelfde paden die onderzoekers zouden willen inactiveren voor glioblastomen, " zei Jain. "De overstap naar kankertoepassingen was een natuurlijke progressie, een die grote belangstelling had vanwege de menselijke tol van de ziekte."

Tumorcellen dringen doorgaans gezond weefsel binnen door enzymen af ​​te scheiden die de invasie mogelijk maken, ze legde uit. Die activiteit vereist een aanzienlijke hoeveelheid energie van de kankercellen.

"Ons idee was om de tumorcellen de weg van de minste weerstand te geven, een die lijkt op de natuurlijke structuren in de hersenen, maar is aantrekkelijk omdat het de kankercellen niet meer energie kost, " ze legde uit.

Experimenteel, de onderzoekers creëerden vezels gemaakt van polycaprolacton (PCL) polymeer omgeven door een polyurethaandrager. de vezels, waarvan het oppervlak de contouren van zenuwen en bloedvaten simuleert die de kankercellen normaal volgen, werden geïmplanteerd in de hersenen van ratten waarin een menselijke GBM-tumor groeide. de vezels, slechts de helft van de diameter van een mensenhaar, diende als tumorgidsen, de migrerende cellen naar een "tumorcollector"-gel leiden die het medicijn cyclopamine bevat, die giftig is voor kankercellen. Ter vergelijking, de onderzoekers implanteerden ook vezels die geen PCL of een niet-getextureerde PCL-film bevatten in andere rattenhersenen, en liet enkele ratten onbehandeld. De tumorcollectorgel bevond zich fysiek buiten de hersenen.

Na 18 dagen, de onderzoekers ontdekten dat in vergelijking met andere ratten, tumorgroottes waren aanzienlijk verminderd bij dieren die de PCL-nanovezelimplantaten in de buurt van de tumoren hadden gekregen. Tumorcellen waren over de hele lengte van alle vezels naar de verzamelgel buiten de hersenen verplaatst.

Hoewel het uitroeien van kanker altijd de ideale behandeling zou zijn, Bellamkonda zei, de nieuwe techniek zou de groei van niet-operabele kankers kunnen beheersen, waardoor patiënten ondanks de ziekte een normaal leven kunnen leiden.

"Als we kanker een ontsnappingsklep van deze vezels kunnen geven, die een manier kunnen bieden om langzaam groeiende tumoren te behouden, zodat, hoewel ze mogelijk onbruikbaar zijn, mensen kunnen leven met de kankers omdat ze niet groeien, "zei hij. "Misschien met ideeën als deze, we kunnen misschien leven met kanker net zoals we leven met diabetes of hoge bloeddruk."

Voordat de techniek bij mensen kan worden toegepast, echter, het zal uitgebreide tests moeten ondergaan en goedgekeurd moeten worden door de FDA – een proces dat wel tien jaar kan duren. Een van de volgende stappen is het evalueren van de techniek met andere vormen van hersenkanker, en andere vormen van kanker die moeilijk te verwijderen kunnen zijn.

Hersenkanker behandelen met nanovezels zou de voorkeur kunnen hebben boven bestaande medicijn- en bestralingstechnieken, zei Bellamkonda.

"Een attractie van de aanpak is dat het puur een apparaat is, " legde hij uit. "Er zijn geen medicijnen die de bloedstroom binnenkomen en in de hersenen circuleren om gezonde cellen te beschadigen. Het behandelen van deze kankers met minimaal invasieve films zou een stuk minder gevaarlijk kunnen zijn dan het gebruik van farmaceutische chemicaliën."

Zaadfinanciering voor vroeg onderzoek om het potentieel voor de techniek te verifiëren, werd gesponsord door Ian's Friends Foundation, een in Atlanta gevestigde organisatie die onderzoek naar hersenkanker bij kinderen ondersteunt.

"We kunnen niet blijer zijn met de vooruitgang die Georgia Tech en het laboratorium van professor Bellamkonda hebben geboekt bij het helpen vinden van een oplossing voor kinderen met zowel inoperabele hersentumoren als voor degenen die lijden aan tumoren in meer invasieve gebieden, " zei Phil Yagoda, een van de oprichters van de organisatie. "Met de toewijding en visie van dit onderzoeksteam, dit spannende en uitzonderlijke werk is nu dichter bij de realiteit. Door de verplaatsing van een inoperabele tumor naar een opereerbare plek mogelijk te maken, dit werk zou hoop kunnen geven aan alle kinderen en ouders van die kinderen die hun grootste strijd vochten, de strijd om hun leven."