Onderzoekers op het gebied van biomedische technologie aan de North Carolina State University en de University of North Carolina in Chapel Hill hebben een techniek ontwikkeld die gebruikmaakt van een pleister die is ingebed met micronaalden om immunotherapie tegen kanker rechtstreeks op de plaats van melanoomhuidkanker af te leveren. In dierstudies, de techniek was effectiever gericht op melanoom dan andere immunotherapiebehandelingen.

Volgens het CDC, meer dan 67, Alleen al in 2012 werd bij 000 mensen in de Verenigde Staten de diagnose melanoom gesteld - het meest recente jaar waarvoor gegevens beschikbaar zijn. Als je vroeg wordt betrapt, melanoompatiënten hebben een 5-jaarsoverleving van meer dan 98 procent, volgens het National Cancer Institute. Dat aantal daalt tot 16,6 procent als de kanker vóór diagnose en behandeling is uitgezaaid. Melanoombehandelingen variëren van chirurgie tot chemotherapie en bestralingstherapie. Een veelbelovend nieuw gebied van kankerbehandeling is kankerimmunotherapie, die het lichaamseigen immuunsysteem helpt kanker te bestrijden.

In het immuunsysteem, T-cellen worden verondersteld kankercellen te identificeren en te doden. Om hun werk te doen, T-cellen gebruiken gespecialiseerde receptoren om gezonde cellen te onderscheiden van kankercellen. Maar kankercellen kunnen T-cellen misleiden. Een manier waarop kankercellen dit doen, is door een eiwitligand tot expressie te brengen dat bindt aan een receptor op de T-cellen om te voorkomen dat de T-cel de kankercel herkent en aanvalt.

Onlangs, kankerimmunotherapie-onderzoek heeft zich gericht op het gebruik van "anti-PD-1" (of geprogrammeerde celdood) antilichamen om te voorkomen dat kankercellen T-cellen misleiden.

"Echter, dit brengt verschillende uitdagingen met zich mee, " zegt Chao Wang, co-hoofdauteur van een paper over het micronaaldonderzoek en een postdoctoraal onderzoeker in het gezamenlijke biomedische engineeringprogramma bij NC State en UNC-Chapel Hill. "Eerst, de anti-PD-1-antilichamen worden meestal in de bloedbaan geïnjecteerd, zodat ze de tumorplaats niet effectief kunnen targeten. Tweede, de overdosis antilichamen kan bijwerkingen veroorzaken, zoals een auto-immuunziekte."

Om deze uitdagingen aan te gaan, de onderzoekers ontwikkelden een pleister die micronaalden gebruikt om lokaal anti-PD-1-antilichamen aan de huidtumor af te geven. De micronaalden zijn gemaakt van hyaluronzuur, een biocompatibel materiaal.

De anti-PD-1-antilichamen zijn ingebed in nanodeeltjes, samen met glucose-oxidase - een enzym dat zuur produceert wanneer het in contact komt met glucose. Deze nanodeeltjes worden vervolgens in micronaalden geladen, die zijn gerangschikt op het oppervlak van een patch.

Wanneer de pleister op een melanoom wordt aangebracht, bloed komt de micronaalden binnen. De glucose in het bloed zorgt ervoor dat de glucose-oxidase zuur produceert, die de nanodeeltjes langzaam afbreekt. Naarmate de nanodeeltjes degraderen, de anti-PD-1-antilichamen worden in de tumor afgegeven.

"Deze techniek zorgt voor een stabiele, aanhoudende afgifte van antilichamen direct in de tumorplaats; het is een efficiënte aanpak met verbeterde retentie van anti-PD-1-antilichamen in de micro-omgeving van de tumor, " zegt Zhen Gu, een assistent-professor in het biomedische technologieprogramma en senior auteur van het papier.

De onderzoekers testten de techniek tegen melanoom in een muismodel. De micronaaldpleister geladen met anti-PD-1-nanodeeltjes werd vergeleken met behandeling door anti-PD-1-antilichamen rechtstreeks in de bloedbaan te injecteren en met anti-PD-1-nanodeeltjes rechtstreeks in de tumor.

"Na 40 dagen, 40 procent van de muizen die werden behandeld met de micronaaldpleister overleefde en had geen detecteerbaar resterend melanoom - vergeleken met een overlevingspercentage van nul procent voor de controlegroepen, " zegt Yanqi Ye, een doctoraat student in Gu's lab en co-hoofdauteur van het artikel.

De onderzoekers creëerden ook een drugscocktail, bestaande uit anti-PD-1-antilichamen en een ander antilichaam genaamd anti-CTLA-4 - dat ook helpt T-cellen de kankercellen aan te vallen.

"Door een combinatie van anti-PD-1 en anti-CTLA-4 in de micronaaldpleister te gebruiken, 70 procent van de muizen overleefde en had na 40 dagen geen detecteerbaar melanoom, "zegt Wang.

"Vanwege de aanhoudende en gelokaliseerde manier van vrijkomen, gemedieerd door micronaalden, we zijn in staat om gewenste therapeutische effecten te bereiken met een relatief lage dosering, die het risico op auto-immuunziekten vermindert, "zegt Gu.

"We zijn enthousiast over deze techniek, en zoeken financiering om verdere studies en mogelijke klinische vertalingen voort te zetten, ’ voegt Gu eraan toe.