Ondanks verbeteringen in de afgelopen decennia met chirurgie, chemotherapie en bestralingstherapie, een voorspelbaar curatieve behandeling voor glioom bestaat nog niet. Nieuwe inzichten in specifieke genmutaties die optreden bij deze vaak dodelijke vorm van hersenkanker hebben gewezen op het potentieel van gentherapie, maar het is erg moeilijk om toxische of ontbrekende genen effectief af te leveren aan kankercellen in de hersenen. Nutsvoorzieningen, Johns Hopkins-onderzoekers melden dat ze nanodeeltjes hebben gebruikt om met succes een nieuwe therapie toe te dienen aan glioomcellen in de hersenen van ratten, hun leven verlengen. Een concept van het onderzoek verscheen deze week op de website van het tijdschrift ACS Nano .

Eerder onderzoek op muizen wees uit dat nanodeeltjes die genen dragen, kunnen worden opgenomen door hersenkankercellen, en de genen kunnen dan worden aangezet. Echter, dit is de eerste keer dat deze biologisch afbreekbare nanodeeltjes effectief hersenkankercellen hebben gedood en de overleving bij dieren hebben verlengd.

Voor hun studie, het Johns Hopkins-team ontwierp en testte een verscheidenheid aan nanodeeltjes gemaakt van verschillende polymeren, of kunststoffen. Toen ze een goede kandidaat vonden die genen kon afleveren aan kankercellen van rattenhersenen, ze vulden de nanodeeltjes met DNA dat codeert voor een enzym, herpes simplex-virus type 1 thymidinekinase (HSVtk), die een verbinding met weinig effect verandert in een krachtige therapie die hersenkankercellen doodt. In combinatie met de verbinding, genaamd ganciclovir, deze geladen nanodeeltjes waren 100 procent effectief in het doden van glioomcellen die in laboratoriumschalen waren gekweekt.

"Vervolgens evalueerden we het systeem bij ratten met glioma en ontdekten dat door een methode te gebruiken die intracraniële convectie-verbeterde levering wordt genoemd, onze nanodeeltjes zouden na een enkele injectie volledig door de tumor kunnen dringen, " zegt Jordan Groen, doctoraat, universitair hoofddocent biomedische technologie en oogheelkunde aan de Johns Hopkins. "In combinatie met systemische toediening van ganciclovir, ratten met kwaadaardig glioom leefden significant langer dan ratten die deze behandeling niet kregen." (Intracraniële convectie-verbeterde levering maakt gebruik van een drukgradiënt om de diffusie door de tumor te verbeteren.)

Naast het onthullen dat biologisch afbreekbare polymere nanodeeltjes een veelbelovende manier van genafgifte voor glioma vertegenwoordigen, de bevindingen tonen aan dat niet-virale DNA-afgifte van HSVtk in combinatie met toediening van ganciclovir krachtige antitumoreffecten heeft. "Daten, dit type systeem is alleen bij mensen gebruikt met virale methoden voor genafgifte, waarvan de veiligheidsprofielen nog volop in discussie zijn, " zegt Betty Tyler, universitair hoofddocent neurochirurgie aan de Johns Hopkins. "Aanvullende studies zijn nodig om te zien of deze nanodeeltjes ook effectief andere antitumorgenen kunnen leveren voor de behandeling van hersentumoren en systemische kankers."

Green merkte ook op dat aanvullende veiligheids- en werkzaamheidsonderzoeken nodig zijn voordat de behandeling naar de kliniek gaat. "Het is ook onbekend wat de ideale gencombinaties zijn die moeten worden afgeleverd met behulp van dit nanodeeltjesafgiftesysteem, " zegt hij. "We zullen vooruitgaan door deze technologie te evalueren in aanvullende diermodellen voor hersenkanker."

In zijn huidige vorm, Green voorziet dat de nanodeeltjes lokaal in de hersenen worden toegediend tijdens de operatie die vaak wordt gebruikt om glioom te behandelen. In de toekomst, deze nanodeeltjes kunnen mogelijk systemisch worden toegediend in plaats van rechtstreeks aan de hersenen. "We worden aangemoedigd door deze veelbelovende resultaten en kijken ernaar uit om de intracraniële distributie van deze nieuwe gentherapiestrategie voor nanodeeltjes te optimaliseren, ' zegt Tyler.