Onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison hebben nanodeeltjes ontwikkeld die, in het labortorium, kunnen immuunreacties op kankercellen activeren. Als is aangetoond dat ze in het lichaam net zo goed werken als in het laboratorium, de nanodeeltjes kunnen een effectieve en meer betaalbare manier zijn om kanker te bestrijden.

Ze zijn goedkoper te produceren en gemakkelijker te construeren dan de antilichamen die ten grondslag liggen aan de huidige immuuntherapieën, die als medicijnen tienduizenden dollars per maand kosten.

"Immunotherapie stimuleert in feite het eigen immuunsysteem van de patiënt om beter tegen kankercellen te vechten, " zegt Seungpyo Hong, een professor in de UW-Madison School of Pharmacy. "De antilichamen die nu worden gebruikt zijn groot, ze zijn duur, ze zijn moeilijk te engineeren, en ze vertonen ook niet altijd het hoogste niveau van werkzaamheid. Dus wilden we andere manieren onderzoeken om het immuunsysteem te activeren."

Hong en postdoctoraal medewerker Woo-jin Jeong leidden de studie, online gepubliceerd op 2 januari in de Tijdschrift van de American Chemical Society , met medewerkers aan de Universiteit van Illinois in Chicago. Het is de eerste demonstratie dat nanodeeltjes kunnen fungeren als middelen voor immunotherapie.

Er is meer onderzoek nodig om hun effectiviteit in het lichaam te begrijpen, maar Hong heeft patent aangevraagd op de nieuwe nanodeeltjes en test ze nu in diermodellen.

In tests tegen in het laboratorium gekweekte kankerstammen, de nanodeeltjes verhoogden de productie van het immuunstimulerende eiwit interleukine-2 door T-cellen, een soort immuuncel in het lichaam, met ongeveer 50 procent vergeleken met geen behandeling. Ze waren net zo effectief als antilichamen. De nanodeeltjes waren ook in staat om de effectiviteit van het chemotherapie-medicijn doxorubicine in vergelijkbare tests te verbeteren.

Normaal gesproken, T-cellen produceren een eiwit genaamd PD-1 dat fungeert als een uit-schakelaar voor immuunreacties. Dit "controlepunt" helpt voorkomen dat T-cellen gezonde cellen ten onrechte aanvallen.

Sommige kankercellen verbergen zich voor het immuunsysteem door controleposten op T-cellen te misleiden. Ze imiteren gezonde cellen door eiwitten te produceren die PD-L1 worden genoemd. die zich binden aan de uit-schakelaar en tumoren in het volle zicht laten verbergen. Verschillende immunotherapieën gebruiken antilichamen - eiwitten die andere eiwitten binden - tegen PD-1 of PD-L1 om deze verbinding te verstoren.

"De sleutel hier is als je die binding heel efficiënt blokkeert, u kunt nu de T-cellen opnieuw activeren, dus de T-cellen beginnen de tumorcellen aan te vallen, " zegt Hong.

Maar een kuur van die antistoffen, bekend als checkpointremmers, kan meer dan $ 100 kosten, 000 omdat zuivere antilichamen moeilijk en duur zijn om te produceren. Net als deze antilichamen, de nanodeeltjes die de onderzoekers ontwikkelden, kauwden de PD-L1 op kankercellen op, zodat ze de uit-schakelaar op T-cellen niet kunnen activeren. Hong's lab gebruikte een andere aanpak om hetzelfde effect te bereiken.

Ze namen kleine stukjes, of peptiden, van het PD-1-eiwit en bevestigde ze aan vertakte nanodeeltjes. De nanodeeltjes stabiliseren deze peptiden, zodat ze zich kunnen binden aan PD-L1 op de kankercellen, net zoals het volledige PD-1-eiwit dat kan. Ze hebben ook veel takken, zodat ze veel kopieën van de PD-1-peptiden kunnen bevatten en sterker aan PD-L1 kunnen binden.

In reageerbuizen, de nanodeeltjes hechtten net zo sterk aan PD-L1 als antilichamen op ware grootte. Door een sterke verbinding tussen de nanodeeltjes en PD-L1 kunnen de kankercellen deze eiwitten niet meer gebruiken om T-cellen te misleiden.

Zowel de peptiden als de nanodeeltjes waaraan ze zijn bevestigd, zijn eenvoudig en goedkoop te produceren in het laboratorium. En aan beide kan gemakkelijk worden gesleuteld en gewijzigd, dus toekomstig onderzoek kan ze mogelijk optimaliseren om beter te werken door deze vroege proof-of-concept-studie te volgen.

"Het komt erop neer dat, Voor de eerste keer, we ontwikkelden dit peptide-nanodeeltjesplatform voor immunotherapie en vonden duidelijk bewijs dat dit systeem een ​​groot potentieel heeft, " zegt Hong. "We kijken uit naar de volgende stap."