Een nieuw synthetisch eiwit-nanodeeltje dat in staat is om langs de bijna ondoordringbare bloed-hersenbarrière te glippen, kan kankerdodende medicijnen rechtstreeks afleveren aan kwaadaardige hersentumoren, blijkt uit nieuw onderzoek van de Universiteit van Michigan.

De studie is de eerste die een intraveneuze medicatie aantoont die de bloed-hersenbarrière kan passeren.

De vondst, aangetoond bij muizen, nieuwe klinische therapieën mogelijk maken voor de behandeling van glioblastoom, de meest voorkomende en agressieve vorm van hersenkanker bij volwassenen, en een waarvan de incidentie in veel landen stijgt. De mediane overleving van vandaag voor patiënten met glioblastoom is ongeveer 18 maanden; de gemiddelde 5-jaarsoverleving is minder dan 5%.

In combinatie met straling, de intraveneus geïnjecteerde therapie van het UM-team leidde tot overleving op lange termijn bij zeven van de acht muizen. Toen die zeven muizen een herhaling van glioblastoom ervoeren, hun immuunreacties kwamen in werking om de hergroei van de kanker te voorkomen - zonder aanvullende therapeutische medicijnen of andere klinische behandelingen.

"Het is nog steeds een beetje een wonder voor ons, " zei Joerg Lahann, de Wolfgang Pauli Collegiate Professor of Chemical Engineering en een co-senior auteur op het papier, die verschijnt in Natuurcommunicatie . "Waar we enige niveaus van tumorgroei zouden verwachten, ze vormden zich gewoon niet toen we de muizen opnieuw uitdaagden. Ik werk al meer dan 10 jaar in dit veld en heb nog nooit zoiets gezien."

De bevindingen suggereren dat de combinatie van therapeutische medicijnen en toedieningsmethoden van nanodeeltjes door het UM-team niet alleen de primaire tumor heeft uitgeroeid, maar resulteerde in een immunologisch geheugen, of het vermogen om resterende kwaadaardige kankercellen sneller te herkennen en aan te vallen.

"Dit is een enorme stap in de richting van klinische implementatie, " zei Maria G. Castro, de R. C. Schneider Collegiate Professor of Neurosurgery en een co-senior auteur op het papier. "Dit is de eerste studie die het vermogen aantoont om therapeutische geneesmiddelen systemisch af te leveren, of intraveneus, dat kan ook de bloed-hersenbarrière passeren om tumoren te bereiken."

Vijf jaar geleden, Castro wist hoe ze glioblastoom wilde aanpakken. Ze wilde een signaal stoppen dat kankercellen uitzenden, bekend als STAT3, om immuuncellen te misleiden om ze een veilige doorgang in de hersenen te geven. Als ze dat pad kon afsluiten met een remmer, de kankercellen zouden worden blootgesteld en het immuunsysteem zou ze kunnen elimineren. Maar ze had geen manier om door de bloed-hersenbarrière te komen.

Ze volgde een workshop aan het Biointerfaces Institute, die Lahann leidt, en de twee bespraken het probleem. Het team van Lahann begon te werken aan een nanodeeltje dat een STAT3-remmer langs de bloed-hersenbarrière zou kunnen brengen.

Een eiwit dat humaan serumalbumine wordt genoemd, die in het bloed aanwezig is, is een van de weinige moleculen die de bloed-hersenbarrière kan passeren, daarom gebruikte het team van Lahann het als de structurele bouwsteen voor hun nanodeeltjes. Ze gebruikten synthetische moleculen om deze eiwitten aan elkaar te koppelen en bevestigden vervolgens de STAT3-remmer en een peptide genaamd iRGD, die dient als een tumor-homing-apparaat.

In de loop van drie weken, een cohort muizen kreeg meerdere doses van het nieuwe nanomedicijn, de mediane overleving van muizen verlengen tot 41 dagen, vanaf 28 dagen voor degenen die niet worden behandeld. Na dat succes, het team voerde een tweede muisstudie uit met het medicijn naast de huidige zorgstandaard:gerichte radiotherapie. Zeven van de acht muizen bereikten een langetermijnoverleving en leken volledig tumorvrij, zonder tekenen van kwaadaardigheid, invasieve tumorcellen.

De onderzoekers zeggen dat hun synthetische eiwit-nanodeeltjes kunnen worden geadopteerd, na verdere ontwikkeling en preklinische testen, om andere medicijnen en therapieën met kleine moleculen af ​​​​te leveren aan momenteel "niet-geneeskrachtige" op vaste stoffen gebaseerde tumoren.

De krant, "Systemische hersentumorafgifte van synthetische eiwitnanodeeltjes voor glioblastoomtherapie, " verschijnt in Natuurcommunicatie .