Een team van onderzoekers onder leiding van Caltech-wetenschappers heeft aangetoond dat nanodeeltjes kunnen functioneren om tumoren aan te pakken en aangrenzend gezond weefsel bij menselijke kankerpatiënten te vermijden.

"Ons werk toont aan dat deze specificiteit, zoals eerder aangetoond in preklinische dierstudies, kan inderdaad bij mensen voorkomen, " zegt studieleider Mark E. Davis, de Warren en Katharine Schlinger hoogleraar chemische technologie aan Caltech. "Het vermogen om tumoren te targeten is een van de belangrijkste redenen om nanodeeltjes te gebruiken als therapieën om solide tumoren te behandelen."

De bevindingen, online gepubliceerd in de week van 21 maart, 2016 in het journaal Proceedings van de National Academy of Sciences , laten zien dat op nanodeeltjes gebaseerde therapieën kunnen fungeren als een "precisiemedicijn" voor het richten op tumoren terwijl gezond weefsel intact blijft.

In de studie, Davis en zijn collega's onderzochten maagtumoren van negen menselijke patiënten, zowel voor als na infusie met een medicijn - camptothecine - dat chemisch gebonden was aan nanodeeltjes van ongeveer 30 nanometer groot.

"Onze nanodeeltjes zijn zo klein dat als je de grootte van een voetbal zou vergroten, de toename in grootte zou in dezelfde volgorde zijn als het gaan van een voetbal naar de planeet Aarde, " zegt Davy, die ook lid is van het City of Hope Comprehensive Cancer Center in Duarte, Californië, waar de klinische proef werd uitgevoerd.

Het team ontdekte dat 24 tot 48 uur nadat de nanodeeltjes waren toegediend, ze waren gelokaliseerd in de tumorweefsels, lieten hun drugslading los, en het medicijn had de beoogde biologische effecten van het remmen van twee eiwitten die betrokken zijn bij de progressie van de kanker. Even belangrijk, zowel de nanodeeltjes als het medicijn waren afwezig in gezond weefsel naast de tumoren.

De nanodeeltjes zijn ontworpen als flexibele transportvoertuigen. "We kunnen verschillende medicijnen aan de nanodeeltjes hechten, en door de chemie van de binding die het medicijn aan het nanodeeltje verbindt te veranderen, we kunnen de afgiftesnelheid van het medicijn veranderen om sneller of langzamer te zijn, " zegt Andrew Clark, een afgestudeerde student in het laboratorium van Davis en de eerste auteur van de studie.

Davis zegt dat de bevindingen van zijn team suggereren dat een fenomeen dat bekend staat als het verbeterde permeabiliteit en retentie (EPR) effect bij mensen aan het werk is. In het EPR-effect, abnormale bloedvaten die "lekker" zijn dan normale bloedvaten in gezond weefsel zorgen ervoor dat nanodeeltjes zich bij voorkeur concentreren in tumoren. Tot nu, het bestaan ​​van het EPR-effect is alleen afdoende bewezen in diermodellen van menselijke kankers.

"Onze resultaten bewijzen het EPR-effect bij mensen niet, maar ze zijn er volledig mee in overeenstemming, ' zegt Davy.

De bevindingen kunnen ook helpen de weg vrij te maken voor effectievere cocktails van kankermedicijnen die kunnen worden aangepast om specifieke kankers te bestrijden en die patiënten minder bijwerkingen geven.

"Direct, als een arts meerdere medicijnen wil gebruiken om kanker te behandelen, ze kunnen het vaak niet doen omdat de cumulatieve toxische effecten van de medicijnen niet worden getolereerd door de patiënt, " zegt Davis. "Met gerichte nanodeeltjes, je hebt veel minder bijwerkingen, er wordt dus verwacht dat de combinatie van geneesmiddelen kan worden geselecteerd op basis van de biologie en de geneeskunde in plaats van de beperkingen van de geneesmiddelen."