Chemici die door de SNSF worden gefinancierd, hebben een nieuwe verbinding gemaakt voor flexibele medicijnafgifte die specifiek gericht is op prostaatkankercellen. Met vier verschillende moleculen, de verbinding voorkomt dat tumorcellen zich vermenigvuldigen, kan worden gedetecteerd door medische beeldvorming en blijft in de bloedbaan.

Gebruikelijk, een medicijn wordt willekeurig toegediend en het meeste bereikt de zieke weefsels niet. Het doel van precisiegeneeskunde is om de werkzaamheid van therapeutische stoffen te vergroten door ze alleen aan het juiste doelwit te leveren. Dit vereist een op maat gemaakt medicijnafgiftesysteem. Een team gefinancierd door de Zwitserse National Science Foundation heeft een nieuwe aanpak ontwikkeld op basis van grafeen nanovlokken, dat zijn extreem kleine stukjes grafeen (een regelmatige atomaire dunne rangschikking van koolstofatomen). Ze voegden verschillende soorten moleculen toe aan enkele nanovlokken om ze om te zetten in een aangepast systeem voor medicijnafgifte. De resultaten zijn gepubliceerd Chemische Wetenschappen .

Zoals Legoblokjes

Het team van Jason Holland aan de Universiteit van Zürich is erin geslaagd vier soorten moleculen aan enkele grafeen-nanovlokken te hechten om ze specifieke capaciteiten te geven:het transporteren van een geneesmiddel tegen kanker, het alleen aan bepaalde kankercellen afgeven, het zichtbaar maken door medische beeldvorming en het langer in de bloedbaan blijven. In een tweede stap, het team heeft elke functionaliteit getest om te controleren of de nieuwe verbinding werkt zoals verwacht.

"Ons werk laat zien hoe de grafeen-nanovlokken kunnen worden gebruikt als een universeel leveringsmechanisme, " legt promovendus Jennifer Lamb uit, eerste auteur van de publicatie. "Ze kunnen worden gebruikt als een steiger waarop men op maat gemaakte componenten kan toevoegen, een beetje zoals Legoblokjes. Dit is mogelijk vanwege hun chemische structuur:de rand van de vlok is gemaakt van carboxylgroepen - CO2H - waar extra moleculen aan kunnen worden bevestigd."

Nieuwe verbindingen tegen kanker

Eerst, medewerkers van University College London produceerden de grafeen-nanovlokken uit koolstofnanobuisjes. Vervolgens hechtte het Zürich-team vier moleculen aan enkele vlokken. Het eerste molecuul, ispinesib, is een medicijn dat momenteel in ontwikkeling is dat de mitose (celdeling) stopt en daarmee de groei van tumoren voorkomt. Het tweede molecuul is een peptide dat bindt aan prostaatspecifieke membraanantigenen (PSMA's), die tot overexpressie worden gebracht in prostaatkankercellen. Het derde molecuul (DFO) is een kooiachtig molecuul dat efficiënt radioactief gallium opvangt, een isotoop die routinematig wordt gebruikt bij het scannen van PET (positron-emissietomografie). Deze standaard medische beeldvormingstechniek helpt eerst bij het diagnosticeren van prostaatkanker en vervolgens om ervoor te zorgen dat de verbinding wordt afgeleverd aan de zieke weefsels. Eindelijk, de onderzoekers zorgden ervoor dat de verbinding interageerde met albumine in het bloed; dit voorkomt een snelle filtering door de nieren en verlengt de tijd dat het in omloop blijft.

In een tweede stap, het team testte de nieuwe verbinding. Studies uitgevoerd op kweken van prostaatkankercellen toonden aan dat hun deling en groei inderdaad gestopt waren. Bij levende muizen, PET-beeldvorming toonde aan dat de verbinding zich ophoopt in zieke weefsels, maar niet lang genoeg, zegt Lamb:"Vanwege hun kleine formaat, de constructen worden nog steeds te snel uitgescheiden voor een duurzaam therapeutisch effect. Maar onze experimenten toonden manieren om de uitscheiding van geneesmiddelen te beïnvloeden door de structuur van het grafeen te veranderen." Het team experimenteert nu met andere combinaties met antilichamen in plaats van kleine peptiden:de antilichamen binden zich beter aan kankercellen, en hun grotere omvang zou ervoor moeten zorgen dat ze langer in de bloedbaan blijven.

"Ons onderzoek is fundamenteel, en er zal nog veel meer werk nodig zijn om een ​​nieuw medicijn te ontwikkelen, ", zegt projectleider Jason Holland. "Maar onze resultaten openen veelbelovende nieuwe wegen voor zowel oncologische precisiebehandeling als voor theranostica. Deze combinatie van therapeutische middelen en diagnostische hulpmiddelen kan ervoor zorgen dat de behandeling geschikt is voor de ziekte, en voor de patiënt."