Wetenschappers van Virginia Tech hebben een nieuw kankermedicijn ontwikkeld dat gouden nanodeeltjes gebruikt die zijn gemaakt door het biotechbedrijf CytImmune Sciences om paclitaxel, een veelgebruikt chemotherapiemedicijn, rechtstreeks aan een tumor af te leveren.

Door de directe gerichtheid de nieuwe inspanning verhoogt niet alleen de effectiviteit van paclitaxel, het vermindert ook dramatisch verwoestende bijwerkingen zoals haaruitval, misselijkheid, en zenuwpijn.

CytImmune vroeg eerder dit jaar aan David Kingston, een University Distinguished Professor of Chemistry aan het Virginia Tech College of Science, om een ​​paclitaxel-derivaat te maken dat zich in de bloedbaan bindt aan op goud gebaseerde nanodeeltjes, het medicijn pas vrijgeven als het in een kankergezwel zit. Paclitaxel-chemotherapie wordt veel gebruikt voor de behandeling van borst-, eierstok, long, en darmkanker.

"Paclitaxel-bijwerkingen treden op omdat het medicijn intraveneus wordt toegediend en dus door het lichaam wordt verdeeld, en niet alleen voor de tumor, " zei Kingston, die in 1971 toetrad tot de Virginia Tech Department of Chemistry. het oplosmiddel dat wordt gebruikt om infusie mogelijk te maken, heeft zijn eigen toxiciteit. Paclitaxel zou een veel effectiever medicijn kunnen zijn als het direct op de tumor zou kunnen worden gericht. Hierdoor kan elke dosis worden toegediend zonder noemenswaardige bijwerkingen te veroorzaken, en zou dus het potentieel voor genezing vergroten."

Met andere woorden, voor nu, levering van een paclitaxel staat gelijk aan een jachtgeweer met korrels. De explosie van het doden van een tumor resulteert in grote nevenschade. Kingston en zijn team zeggen dat hun leveringsmethode is als een fijn afgesteld geweer, met behulp van CytImmune's op goud gebaseerde nanodeeltjes als de leveringskogel.

De gouden nanodeeltjes zijn versierd met zowel paclitaxel als tumornecrosefactor - een celsignalerend eiwit dat gewoonlijk TNF wordt genoemd. Van gouden nanodeeltjes is bekend dat ze zich vastklampen aan kankergezwellen. TNF bindt zich dus aan de tumorbloedvatcellen, ze uiteindelijk doden en de hoge druk in de tumor verminderen, waardoor paclitaxel de kankercellen niet kan bereiken om ze te doden.

Nutsvoorzieningen, het langzaam vrijkomende paclitaxel dat aan de gouden nanodeeltjes is gebonden, kan de beoogde kankercellen bereiken om ze te doden.

In vroege laboratoriumtests bij de behandeling van melanoom bij muizen, een dosis van 2,5 milligram paclitaxel afgeleverd op Kingston's gouden nanodeeltjesdrager was in wezen net zo effectief als een dosis van 40 milligram paclitaxel op zich.

De leveringsmethode zal naar verwachting snel evolueren naar klinische proeven, zei Kingston.

Bevindingen door Kingston en zijn team - inclusief Jielu Zhao, een doctoraat in de chemie in 2016, nu een chemicus bij Proctor and Gamble, en Shugeng Cao, een voormalig postdoctoraal onderzoeker ook in de chemie, nu een universitair hoofddocent aan de Universiteit van Hawaï in Hilo - werden onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Bioconjugaatchemie .

Zhao en Cao voerden de feitelijke synthese uit van de paclitaxelderivaten met de ontworpen linkers om ze te laten binden aan de gouden nanodeeltjes, onder toezicht van Kingston.

"Deze aanpak heeft het potentieel om een ​​game-changer te zijn in op nanodeeltjes gebaseerde medicijnafgiftesystemen, " zei Kingston, "aangezien het de kracht van het richten op geneesmiddelen combineert met tumornecrosefactor, met de voordelen van de levering van nanodeeltjes, inclusief de lage toxiciteit van geneesmiddelen met nanodeeltjes tot normaal, gezond weefsel."

"Door de tumorbloedvatvernietigende activiteit van TNF te combineren met het kankerdodende effect van paclitaxel op CytImmune's tumorgerichte, 'stealth' gouden nanodeeltjes, Het team van Dr. Kingston en het team van CytImmune hebben mogelijk een nieuw kankermedicijn ontwikkeld dat veel effectiever en minder toxisch is voor het menselijk lichaam. " zei Lawrence Tamarkin, chief executive officer bij CytImmune.

Het werk aan het nieuwe medicijn was verdeeld tussen Virginia Tech's belangrijkste Blacksburg-campus en CytImmune's Rockville, Maryland, hoofdkwartier. Kingston heeft in het verleden samengewerkt met CytImmune op het gebied van tumorgerichte nanogeneeskunde.

Virginia Tech heeft eerder gouden nanodeeltjes gebruikt in niet-gerelateerd onderzoek naar kanker, waaronder het Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine, dat in experimenten gouden nanodeeltjes gebruikte om zich rond tumoren in een hond te verzamelen, en vervolgens een niet-ablatieve laser gebruikten om de gouden nanodeeltjes te richten, en dus de tumoren. In essentie, de veterinaire benadering doodde kankercellen door ze te verhitten, versus de benadering van Kingston die paclitaxel rechtstreeks op tumoren richt via de gouden nanodeeltjes.