Wetenschap
Biocompatibele nanodeeltjes gemodificeerd met ATP kunnen de systemische afgifte van kankerimmunotherapie verbeteren
Onderzoekers van Purdue University ontwikkelen en valideren poly (lactaat-co-glycolzuur), of PLGA, nanodeeltjes waarvoor patent is aangevraagd, gemodificeerd met adenosinetrifosfaat, of ATP, om de effecten van immunotherapie tegen kwaadaardige tumoren te versterken.
De nanodeeltjes geven langzaam medicijnen af die immunogene celdood, of ICD, in tumoren veroorzaken. ICD genereert tumorantigenen en andere moleculen om immuuncellen naar de micro-omgeving van een tumor te brengen. De onderzoekers hebben ATP aan de nanodeeltjes gehecht, die ook immuuncellen naar de tumor rekruteren om antitumorale immuunreacties te initiëren.
Yoon Yeo leidt een team van onderzoekers van het College of Pharmacy, de Metabolite Profiling Facility in het Bindley Bioscience Center en het Purdue Institute for Cancer Research om de nanodeeltjes te ontwikkelen. Yeo is het afdelingshoofd en Lillian Barboul Thomas hoogleraar industriële en moleculaire farmacie en biomedische technologie; ze is ook lid van het Purdue Institute for Drug Discovery en het Purdue Institute for Cancer Research.
De onderzoekers valideerden hun werk met behulp van paclitaxel, een chemotherapiemedicijn dat wordt gebruikt om verschillende soorten kanker te behandelen. Ze ontdekten dat tumoren langzamer groeiden bij muizen die werden behandeld met paclitaxel ingesloten in ATP-gemodificeerde nanodeeltjes dan bij muizen die werden behandeld met paclitaxel in niet-gemodificeerde nanodeeltjes.
"In combinatie met een bestaand immunotherapiemedicijn elimineerden de met ATP gemodificeerde, met paclitaxel geladen nanodeeltjes tumoren bij muizen en beschermden ze tegen hernieuwde blootstelling aan tumorcellen," zei Yeo.
Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Nano .
Uitdagingen voor de toediening van systemische immunotherapie
Immunotherapie is een veelbelovende aanpak in de strijd tegen kanker, maar Yeo zegt dat een grote groep patiënten er geen baat bij heeft, omdat zij niet over de krachtige immuuncellen beschikken die nodig zijn om tumoren te bestrijden.
"Farmacologische middelen om immuuncellen te activeren kunnen rechtstreeks aan tumoren worden toegediend," zei Yeo. "Dan kan het immuunsysteem niet alleen de behandelde tumoren bestrijden, maar ook de onbehandelde tumoren op afgelegen locaties, terwijl de geactiveerde immuuncellen in de bloedbaan circuleren."
Yeo zei echter dat de meeste tumoren met slechte prognoses niet altijd lokaliseer of toegankelijk zijn. Daarom is het mogelijk dat ze niet effectief worden behandeld met lokale therapie. Zij en haar team hadden een systemische toediening van immunotherapie voor ogen, maar er zijn uitdagingen.
"Voor een succesvolle systemische toediening moeten actieve ingrediënten die anti-tumor immuunreacties stimuleren tegelijkertijd aanwezig zijn in tumoren om gezamenlijke effecten op het doelwit uit te oefenen," zei Yeo. "De ingrediënten moeten ook hun activiteit behouden totdat ze tumoren bereiken, maar mogen geen toxische off-target effecten veroorzaken. Bovendien bieden de dragers die traditioneel worden gebruikt bij lokale medicijnafgifte een beperkt nut bij systemische toepassing omdat ze mogelijk niet compatibel zijn met bloedbestanddelen." /P>
Yeo en haar collega's gebruikten biocompatibele polymere nanodeeltjes om immunotherapieverbindingen af te leveren en pasten deze aan om het immuunsysteem veilig te activeren.
"We gebruikten poly (melkzuur-co-glycolzuur), of PLGA, nanodeeltjes op basis van de sterke staat van dienst van het polymeer in door de FDA goedgekeurde producten en het routinematige gebruik ervan bij de systemische afgifte van slecht in water oplosbare medicijnen, " zei Yeo.
Tests bevestigden dat de ATP-gemodificeerde PLGA-nanodeeltjes goed werden verdragen door muizen na meerdere systemische injecties. Ze waren in staat om dendritische cellen te rekruteren, de immuuncellen die tumorantigenen herkennen en gespecialiseerde immuuncellen aan te voeren om tumoren te bestrijden.
"Bovendien bleek dat de nanodeeltjes de afgifte van paclitaxel controleren om de systemische toxiciteit ervan te minimaliseren," zei Yeo.
De volgende ontwikkelingsstappen
Yeo en haar collega's zullen hun werk aan de ATP-gemodificeerde nanodeeltjes voortzetten.
"We werken momenteel aan het verbeteren van de afgifte van de nanodeeltjes aan tumoren en het combineren ervan met andere behandelingen die de resistentie tegen de door nanodeeltjes geleverde immunotherapie zullen omzeilen," zei Yeo. "Om deze inspanningen te financieren, zullen we blijvende steun aanvragen bij de National Institutes of Health. We staan ook open voor industriële partnerschappen om deze technologie naar de kliniek te brengen."