Wetenschappers van Johns Hopkins hebben een nanodeeltje gemaakt dat twee verschillende antilichamen bevat die in staat zijn om tegelijkertijd de defensieve eigenschappen van kankercellen uit te schakelen en tegelijkertijd een robuuste immuunrespons tegen kanker bij muizen in te schakelen. Experimenten met de kleine, dubbelwerkende "immunoswitch" vond het in staat om de groei van muizenmelanoom en darmkanker dramatisch te vertragen en zelfs tumoren uit te roeien bij proefdieren, melden de onderzoekers.

De bevindingen, online beschreven 7 juni in ACS Nano , zou kunnen leiden tot manieren om de effectiviteit en belofte van immuuntherapieën bij mensen met kanker te vergroten, zeggen de rechercheurs.

"Immunotherapieën hebben een aanzienlijk potentieel en toch ruimte voor verbetering, " zegt Jonathan P. Schneck, MD, doctoraat, hoogleraar pathologie aan het Johns Hopkins University School of Medicine's Institute for Cell Engineering en lid van het Johns Hopkins Kimmel Cancer Center. "De verbetering hier was te maken, Voor de eerste keer, een nanodeeltje dat gelijktijdig kan interageren met meerdere soorten cellen in de complexe micro-omgeving van tumoren, de effectiviteit ervan drastisch vergroten."

Schneck en studie mede-leider Alyssa K. Kosmides, een afgestudeerde student in zijn laboratorium, uitleggen dat verschillende kankerbehandelingen die zijn ontworpen om het immuunsysteem van een patiënt te stimuleren om de ziekte te bestrijden, zijn goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration, waaronder drie bekend als checkpoint-remmers. Die medicijnen helpen het vermogen van kankercellen om het immuunsysteem van een persoon te ontwijken te overwinnen door antilichamen te gebruiken om eiwitten op tumorceloppervlakken af ​​te sluiten die ze voor immuuncellen verbergen.

Echter, ze wijzen erop, checkpointremmers werken tot nu toe slechts bij een relatief beperkt aantal patiënten en tegen een klein aantal kankers. Vervolgonderzoeken tonen aan dat de algehele respons op melanoom, blaaskanker, Hodgkin-lymfoom en niet-kleincellige longkanker is ongeveer 30 procent, en volledige responspercentages, resulterend in uitroeiing van de tumoren van een patiënt, zijn slechts 5 procent.

Maar het combineren van meerdere vormen van immunotherapie in doses die hoog genoeg zijn om effectief te zijn, kan ernstige, zelfs levensbedreigend, bijwerkingen.

Voor hun studie de Johns Hopkins-onderzoekers combineerden twee verschillende immunotherapiestrategieën op door de mens gemaakte nanodeeltjes ongeveer 1, 000 keer kleiner in diameter dan een mensenhaar, vergelijkbaar met platforms voor medicijnafgifte die al in gebruik zijn bij sommige kankertherapieën, inclusief chemotherapieën zoals Doxil, Abraxane en Myocet.

Nanodeeltjes hebben duidelijke voordelen ten opzichte van gratis medicijnen, Kosmides legt uit, zoals hun "verbeterde permeabiliteit en retentie-effect, " waardoor deeltjes van nanogrootte gemakkelijker worden opgenomen door tumorcellen dan door gezonde cellen. elk deeltje kan tientallen antilichamen tegelijk bevatten, die de lokale concentratie van antilichamen dramatisch verhoogt. Dit maakt ze effectiever en verkleint de kans op bijwerkingen, ze zegt.

"Nanodeeltjes zorgen voor meer waar voor je geld, ' zegt Schneck.

Met behulp van paramagnetische ijzerdeeltjes met een diameter van ongeveer 100 nanometer, de onderzoekers plaatsten er twee verschillende soorten antilichamen op:de ene blokkeert een eiwit genaamd geprogrammeerde doodsligand 1 (PD-L1), welke kankercellen gebruiken om zich van immuuncellen te verhullen; een andere die T-cellen stimuleert, een type immuuncel die kanker bestrijdt. Door deze twee functies te combineren, Schneck legt uit, het doel was om het immuunremmende vermogen van een tumor effectief uit te schakelen en tegelijkertijd het aanvalsvermogen van het immuunsysteem in te schakelen.

Bij muizen die zijn geïnjecteerd met muizenmelanoomcellen, die in de loop van enkele dagen uitgroeiden tot tumoren, alleen muizen die vervolgens de "immunoswitch"-deeltjes kregen, hadden de tumorgroei en een langere overleving significant vertraagd in vergelijking met degenen die de controlebehandelingen of geen behandeling kregen.

specifiek, de met immunoswitch behandelde muizen hadden tumoren die bijna 75 procent kleiner waren dan dieren die geen behandeling kregen, terwijl oplosbaar antilichaam de tumorgroei slechts met ongeveer 25 procent verminderde. De helft van de met immunoswitch behandelde muizen leefde na 30 dagen nog, terwijl alle onbehandelde muizen op dag 22 stierven.

"De dubbelwerkende immunoswitch-deeltjes waren duidelijk effectiever dan een mengsel van nanodeeltjes die elk gericht waren op slechts één eiwit en op een synergetische manier werkten, maar we weten nog niet waarom, "zegt Schneck. "Het kan zijn dat het succes van de immunoswitch-deeltjes voortkomt uit het dicht bij elkaar brengen van T-cellen en hun beoogde tumorcellen."

De onderzoekers zeggen dat ze nog meer dramatische resultaten hebben gevonden in een muismodel van darmkanker. Bij die experimenten ongeveer de helft van de muizen had een volledige regressie van tumoren en ongeveer 70% kon worden beschouwd als overlevenden op de lange termijn, meer dan 55 dagen leven.

Op zoek naar het mechanisme achter de positieve effecten van de immunoswitch-deeltjes, verdere experimenten toonden aan dat de deeltjes kankercellen en de immuuncellen die ze bestrijden gemakkelijker samen lijken te brengen, zorgen voor een synergie die niet mogelijk is, zelfs niet met dezelfde twee antilichamen op afzonderlijke deeltjes. De immunoswitch-deeltjes werden ook significant langer in tumorcellen vastgehouden dan oplosbare antilichamen, hen meer tijd te geven om te werken, Schneck en Kosmides zeggen.

De onderzoekers voegen eraan toe dat ze van plan zijn te werken aan het verbeteren van de immunoswitch-deeltjes door te zoeken naar effectievere combinaties van antilichamen om op het platform op te nemen. Omdat de deeltjes magnetisch zijn, ze zijn ook van plan om te testen of de resultaten kunnen worden verbeterd door magneten te gebruiken om de deeltjes te geleiden en ze op de tumorplaats te houden.