Longkanker is een van de meest voorkomende vormen van kanker en heeft een van de laagste overlevingskansen ter wereld. Cytokinen, dit zijn kleine signaaleiwitten, zoals interleukine-12 (IL-12), hebben een aanzienlijk potentieel aangetoond als robuuste tumoronderdrukkers. Hun toepassingen zijn echter beperkt vanwege een groot aantal ernstige bijwerkingen.

In een artikel gepubliceerd in Nature Nanotechnology Professor Ke Cheng en zijn onderzoeksgroep in biomedische technologie hebben aangetoond dat het gebruik van nanobellen, exosomen genoemd, via een inhalatiebehandelingsmethode IL-12 messenger RNA (mRNA) rechtstreeks aan de longen kan afleveren. mRNA's zijn de blauwdrukken voor de productie van specifieke eiwitten die deelnemen aan een verscheidenheid aan cellulaire functies.

Hoewel wetenschappers eerder liposomen (kleine, op vet gebaseerde deeltjes) of lipide nanodeeltjes (LNP’s) hebben gebruikt om mRNA af te leveren, kent deze methode verschillende problemen, waaronder een gebrek aan weefselhoming, waarbij de deeltjes niet naar de doelorganen gaan, en zorgen over de potentiële toxiciteit na langdurige blootstelling. De afgelopen vijftien jaar heeft de groep van Cheng exosomen ontwikkeld voor gebruik als superieure medicijnafgiftedragers ten opzichte van liposomen en LNP's bij specifieke indicaties.

Nieuwe aanpak

Tot nu toe hebben artsen IL-12 alleen kunnen gebruiken om kanker te behandelen door het rechtstreeks in de tumor of in de bloedbaan te injecteren. Het laboratorium van Cheng ontdekte dat het inademen van IL-12-mRNA in exosomen door de patiënt (in dit geval muizen) niet alleen lokaal geconcentreerd IL-12 in de longen kon afleveren, maar ook de kanker beter kon bestrijden met minimale bijwerkingen.

De inhalatiemethode is efficiënter in het opbouwen van hogere concentraties IL-12 precies daar waar dit nodig is dan andere manieren om mRNA af te leveren, zoals het gebruik van liposomen.

"Exosomen worden meestal systemisch in de bloedbaan geïnjecteerd", zegt Cheng. "In deze nieuwe studie laten we zien dat geïnhaleerde exosomen efficiënt de longen kunnen bereiken en een anti-longkankerlading kunnen afleveren, IL-12 mRNA. Dit is een belangrijke stap voorwaarts in het bevorderen van de ontwikkeling van nieuwe inhaleerbare medicijnen om longkanker te behandelen, die heeft een van de laagste vijfjaarsoverlevingspercentages ter wereld."

Iuuncellen veranderen in krachtige verdedigers

Het inademen van de nanobellen met de IL-12-blauwdruk kan de immuuncellen van de longen een impuls geven, waardoor ze in krachtige verdedigers veranderen die zijn uitgerust om stoffen vrij te geven die tumorcellen direct aanvallen en vernietigen. Bovendien helpt IL-12 deze immuuncellen te trainen om de unieke kenmerken van tumorcellen te ‘onthouden’. Als gevolg hiervan zijn deze goed geïnformeerde immuuncellen, als de tumor opnieuw probeert aan te vallen, klaar om de tumor snel te herkennen en te elimineren.

Bovendien kunnen deze supergeladen immuuncellen hun nieuwe kennis verspreiden naar andere ongetrainde immuuncellen door het hele lichaam, waardoor een leger van verdedigers ontstaat. Dit betekent dat zelfs als tumorcellen zich proberen te verspreiden buiten hun oorspronkelijke locatie, zoals de longen, deze voorbereide immuuncellen ze kunnen opmerken en vernietigen, waardoor ze een lichaamsbreed afweersysteem tegen kanker bieden.

De muizen die deze therapie inhaleerden, vertoonden onderdrukking van longtumoren en een verhoogde weerstand tegen hernieuwde tumoren.

Deze strategie onderscheidt zich als een krachtig IL-12-mRNA-afgiftesysteem voor de micro-omgeving van de longen, zeggen de onderzoekers, en combineert eenvoud met werkzaamheid tegen primaire tumoren en metastasen. Vergeleken met andere nanodeeltjescontroles stimuleren exosomen de IL-12-expressie met verminderde toxiciteit. En patiënten zullen waarschijnlijk veel gelukkiger zijn als ze simpelweg het geneesmiddel inhaleren in plaats van intratumorale injecties te krijgen.

De groep van Cheng werkt nu samen met oncologen van het Columbia University Irving Medical Center om hun resultaten naar de kliniek te vertalen ten behoeve van longkankerpatiënten.

Meer informatie: Mengrui Liu et al, Inhaleerbare extracellulaire blaasjesafgifte van IL-12-mRNA om longkanker te behandelen en systemische immuniteit te bevorderen, Natuurnanotechnologie (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01580-3

Aangeboden door Columbia University School of Engineering and Applied Science