Wetenschappers hebben een drietraps "clusterbom"-systeem bedacht voor het afleveren van het chemotherapiemedicijn cisplatine, via kleine nanodeeltjes die zijn ontworpen om uiteen te vallen wanneer ze een tumor bereiken.

Details van het ontwerp van de deeltjes en hun potentie tegen kanker bij muizen werden op 28 maart gepubliceerd in PNAS . Ze zijn niet getest op mensen, hoewel vergelijkbare manieren om cisplatine te verpakken in klinische onderzoeken zijn geweest.

Wat deze deeltjes onderscheidend maakt, is dat ze relatief groot beginnen - 100 nanometer breed - om vlot transport in de tumor door lekkende bloedvaten mogelijk te maken. Vervolgens, in zure omstandigheden in de buurt van tumoren, de deeltjes ontladen "bommen" van slechts 5 nanometer groot.

Binnen tumorcellen, een tweede chemische stap activeert het op platina gebaseerde cisplatine, die doodt door verknoping en beschadiging van DNA. Artsen gebruiken cisplatine al tientallen jaren om verschillende soorten kanker te bestrijden, maar toxische bijwerkingen - voor de nieren, zenuwen en binnenoor—kan de effectiviteit ervan beperken.

De PNAS paper is het resultaat van een samenwerking tussen en een team onder leiding van professor Jun Wang, PhD aan de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China, en onderzoekers onder leiding van professor Shuming Nie, PhD in de Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering bij Georgia Tech en Emory. Nie is lid van het onderzoeksprogramma Discovery and Developmental Therapeutics van het Winship Cancer Institute van Emory University. De hoofdauteurs zijn afgestudeerde student Hong-Jun Li en postdoctorale fellows Jinzhi Du, PhD en Xiao-Jiao Du, doctoraat.

"De negatieve bijwerkingen van cisplatine zijn een langdurige beperking voor conventionele chemotherapie, ", zegt Jinzhi Du. "In onze studie, het toedieningssysteem was in staat de tumorpenetratie te verbeteren om meer kankercellen te bereiken, evenals het vrijgeven van de medicijnen specifiek in kankercellen door hun grootte-overgangseigenschap."

De onderzoekers toonden aan dat hun nanodeeltjes de accumulatie van cisplatine-geneesmiddelen in tumorweefsels konden verbeteren. Toen muizen met humane pancreastumoren dezelfde doses vrij cisplatine of cisplatine kregen, gekleed in pH-gevoelige nanodeeltjes, het niveau van platina in tumorweefsels was zeven keer hoger met de nanodeeltjes. Dit suggereert de mogelijkheid dat de afgifte van nanodeeltjes van een beperkte dosis cisplatine de toxische bijwerkingen tijdens de behandeling van kanker zou kunnen beperken.

De onderzoekers toonden ook aan dat de nanodeeltjes effectief waren tegen een cisplatine-resistent longkankermodel en een invasief uitgezaaid borstkankermodel bij muizen. In het longkankermodel een dosis vrij cisplatine gaf slechts 10 procent groeiremming, terwijl dezelfde dosis gekleed in nanodeeltjes 95 procent groeiremming opleverde, melden de onderzoekers.

In het model van uitgezaaide borstkanker, het behandelen van muizen met cisplatine gekleed in nanodeeltjes verlengde de overleving van dieren met weken; 50 procent van de muizen overleefde na 54 dagen met nanodeeltjes vergeleken met 37 dagen voor dezelfde dosis vrij cisplatine. Verbeterde werkzaamheid in drie verschillende tumormodellen toont aan dat deze strategie van toepassing kan zijn op verschillende soorten kanker, zegt Jinzhi Du.