Onderzoekers in de kanker-nanogeneeskunde-gemeenschap debatteren over het gebruik van kleine structuren, nanodeeltjes genoemd, kan het beste passief medicamenteuze therapie toedienen aan tumoren - waardoor de nanodeeltjes in tumoren kunnen diffunderen en op hun plaats worden gehouden, of actief - het toevoegen van een gericht antikankermolecuul om te binden aan specifieke kankercelreceptoren en, in theorie, houden het nanodeeltje langer in de tumor. Nutsvoorzieningen, nieuw onderzoek naar tumoren bij mensen en muizen bij muizen door onderzoekers van het Johns Hopkins Kimmel Cancer Center suggereert dat de vraag nog ingewikkelder is.

Laboratoriumstudies die beide methoden testen in zes modellen van borstkanker; vijf menselijke kankercellijnen en één muiskanker bij muizen met drie varianten van het immuunsysteem vonden dat nanodeeltjes bedekt met trastuzumab, een medicijn dat zich richt op humane epidermale groeifactorreceptor 2 (HER2)-positieve borstkankercellen, werden beter vastgehouden in de tumoren dan gewone nanodeeltjes, zelfs in tumoren die het groeibevorderende HER2-eiwit niet tot expressie brachten. Echter, immuuncellen van de gastheer die aan nanodeeltjes werden blootgesteld, induceerden een immuunrespons tegen kanker door T-cellen te activeren die de tumorgroei binnenvielen en vertraagden.

Een beschrijving van het werk wordt gepubliceerd op 25 maart in wetenschappelijke vooruitgang .

"Het is al lang bekend dat nanodeeltjes, wanneer het in de bloedbaan wordt geïnjecteerd, worden opgepikt door aaseterachtige macrofagen en andere cellen van het immuunsysteem, " legt senior studie auteur Robert Ivkov uit, doctoraat, MSc, universitair hoofddocent stralingsoncologie en moleculaire stralingswetenschappen aan het Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center in Johns Hopkins. "Veel onderzoekers in het veld zijn gefocust op het proberen om interacties met immuuncellen te verminderen, omdat ze hebben geprobeerd de circulatietijd van de nanodeeltjes en hun retentie in tumorcellen te vergroten. Maar onze studie toont aan dat de immuuncellen in de tumor de deeltjes verzamelen en erop reageren op zo'n manier dat ze een antikankerrespons stimuleren. Dit kan potentieel inhouden om verder te gaan dan het toedienen van medicijnen in de richting van het ontwikkelen van immuuntherapieën voor kanker."

De onderzoekers voerden een paar in vitro experimenten uit in hun onderzoek. Eerst, ze brachten enkele met zetmeel gecoate nanodeeltjes van ijzeroxide aan en andere bedekt met trastuzumab op vijf menselijke borstkankercellijnen, vond dat de hoeveelheid binding tussen de met trastuzumab gecoate nanodeeltjes en cellen afhing van hoeveel de kankercellen het oncogen HER2 tot expressie brachten. In mensen, HER2-positieve borstkankers behoren tot de meest resistente tegen standaard chemotherapie. trastuzumab, verkocht onder de naam Herceptin, richt zich op de HER2-positieve tumorcellen en activeert ook het immuunsysteem.

Reacties waren verrassend verschillend in diermodellen, melden de onderzoekers. In afzonderlijke experimenten, het team gebruikte de nanodeeltjes in twee immuundeficiënte muizenstammen die waren geënt met cellen van vijf menselijke borstkankercellijnen - twee die HER2-negatief waren en drie die HER2-positief waren. Toen ze 24 uur later de tumoren van de dieren bestudeerden, ze merkten op dat nanodeeltjes gecoat met trastuzumab in alle soorten tumoren werden aangetroffen in een concentratie die twee tot vijf keer groter was dan de gewone nanodeeltjes, ongeacht of ze het HER2-eiwit tot expressie brachten. Ze ontdekten ook dat de hoeveelheid met trastuzumab gecoate nanodeeltjes zelfs groter (tienvoudig) was bij muizen met een volledig functioneel immuunsysteem en tumoren van muizen.

Dit leidde ertoe dat de onderzoekers vermoedden dat het immuunsysteem van de gastheerdieren een sterke wisselwerking had met de nanodeeltjes en een rol speelde bij het bepalen van de retentie van de deeltjes in de tumor, of er een medicijn is toegevoegd.

meer experimenten, het team meldt, onthulde dat tumor-geassocieerde immuuncellen verantwoordelijk waren voor het verzamelen van de nanodeeltjes, en dat muizen gefokt met een intact immuunsysteem meer van de met trastuzumab gecoate nanodeeltjes vasthielden dan muizen gefokt zonder een volledig functionerend immuunsysteem.

In aanvulling, inflammatoire immuuncellen in de directe omgeving van de tumoren, of micro-omgeving, grepen meer van de gecoate nanodeeltjes dan de gewone. Eindelijk, in een reeks van experimenten van 30 dagen, de onderzoekers ontdekten dat blootstelling aan nanodeeltjes de tumorgroei drie tot vijf keer meer remde dan controles, en verhoogde CD8-positieve kankerdodende T-cellen in de tumoren. Verrassend genoeg, Ivkov merkt op, de immuunactiverende reactie tegen kanker was even effectief bij blootstelling aan gewone of met trastuzumab gecoate nanodeeltjes. Muizen met defecte T-cellen vertoonden geen remming van de tumorgroei. De onderzoekers zeggen dat dit heeft aangetoond dat systemische blootstelling aan nanodeeltjes een systemische immuunrespons van de gastheer kan veroorzaken die leidt tot immuunstimulatie tegen kanker, en vereist geen nanodeeltjes om in de tumoren te zijn.

"Algemeen, ons werk suggereert dat er complexe onderlinge afhankelijkheden bestaan ​​tussen de immuunresponsen van de gastheer en de tumor op blootstelling aan nanodeeltjes, " Zegt Ivkov. "Deze resultaten bieden intrigerende mogelijkheden voor het verkennen van nanodeeltjes 'targeting' van de tumor-immuunmicro-omgeving. Ze demonstreren ook een opwindend nieuw potentieel om nanodeeltjes te ontwikkelen als platforms voor immuuntherapieën tegen kanker."

De onderzoekers zeggen dat ze ook van plan zijn te onderzoeken of dezelfde soorten immuunresponsen kunnen worden gegenereerd voor niet-kankeraandoeningen, zoals infectieziekten.