Veel chemotherapeutische middelen die worden gebruikt om kanker te behandelen, worden in verband gebracht met bijwerkingen van verschillende ernst, omdat ze giftig zijn voor zowel normale cellen als kwaadaardige tumoren. Dit heeft geleid tot de zoektocht naar effectieve alternatieven voor de synthetische geneesmiddelen waarmee de meeste kankers momenteel worden behandeld. Het gebruik van calciumfosfaat en citraat voor dit doel staat al enkele jaren ter discussie, omdat ze leiden tot celdood wanneer ze rechtstreeks in cellen worden afgeleverd, terwijl hun aanwezigheid in de bloedsomloop weinig of geen toxisch effect heeft. Het probleem bestaat erin manieren te vinden om de mechanismen te overwinnen die de opname van deze verbindingen in cellen regelen, en ervoor zorgen dat de verbindingen selectief inwerken op de cellen die men wenst te elimineren. Onderzoekers van de afdeling Chemie van LMU, geleid door Dr. Constantin von Schirnding, Dr. Hanna Engelke en prof. Thomas Bein, rapporteer nu de ontwikkeling van een klasse van nieuwe amorfe nanodeeltjes bestaande uit calcium en citraat, die in staat zijn om de barrières voor opname te doorbreken, en het doelgericht doden van tumorcellen.

Zowel calciumfosfaat als citraat zijn betrokken bij de regulatie van veel cellulaire signaalroutes. Vandaar, de niveaus van deze stoffen in het cytoplasma worden streng gecontroleerd, om verstoring van deze routes te voorkomen. Cruciaal, de nanodeeltjes die in de nieuwe studie worden beschreven, kunnen deze regelgevende controles omzeilen. "We hebben amorfe en poreuze nanodeeltjes gemaakt bestaande uit calciumfosfaat en citraat, die zijn ingekapseld in een lipidelaag, " von Schirnding legt uit. De inkapseling zorgt ervoor dat deze deeltjes gemakkelijk door cellen worden opgenomen zonder dat er tegenmaatregelen worden genomen. Eenmaal in de cel, de lipidenlaag wordt efficiënt afgebroken, en grote hoeveelheden calcium en citraat worden in het cytoplasma afgezet.

Experimenten met gekweekte cellen onthulden dat de deeltjes selectief dodelijk zijn - kankercellen doden, maar gezonde cellen (die ook deeltjes opnemen) in wezen ongedeerd achterlaten. "Duidelijk, de deeltjes kunnen zeer giftig zijn voor kankercellen. Inderdaad, vonden we dat hoe agressiever de tumor, hoe groter het dodende effect, ’ zegt Engelke.

Tijdens cellulaire opname, de nanodeeltjes krijgen een tweede membraanlaag. De auteurs van de studie stellen dat een onbekend mechanisme - dat specifiek is voor kankercellen - een breuk van dit buitenmembraan veroorzaakt, waardoor de inhoud van de blaasjes in het cytoplasma kan lekken. In gezonde cellen anderzijds, deze buitenste laag behoudt zijn integriteit, en de blaasjes worden vervolgens intact uitgescheiden in het extracellulaire medium.

"De zeer selectieve toxiciteit van de deeltjes maakte het ons mogelijk om met succes twee verschillende soorten zeer agressieve pleurale tumoren bij muizen te behandelen. Met slechts twee doses, lokaal toegediend, we waren in staat om de tumorgrootte met 40 en 70% te verminderen, respectievelijk, " zegt Engelke. Veel pleurale tumoren zijn de uitgezaaide producten van longtumoren, en ze ontwikkelen zich in de pleuraholte tussen de long en de ribbenkast. Omdat deze regio niet van bloed wordt voorzien, het is ontoegankelijk voor chemotherapeutische middelen. "In tegenstelling tot, onze nanodeeltjes kunnen direct in de pleuraholte worden ingebracht, " zegt Bein. Verder gedurende een behandeling van twee maanden, er werden geen tekenen van ernstige bijwerkingen gedetecteerd. Algemeen, deze resultaten suggereren dat de nieuwe nanodeeltjes een groot potentieel hebben voor de verdere ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor andere soorten kanker.