In een doorbraak op het gebied van kankertherapie heeft een team van onderzoekers van het Magzoub Biophysics Lab van NYU Abu Dhabi (NYUAD) een aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van op licht gebaseerde therapieën:biocompatibele en biologisch afbreekbare tumorgerichte nanosferen die tumordetectie en -monitoring combineren met krachtige, door licht geactiveerde kankertherapie om de werkzaamheid van bestaande op licht gebaseerde benaderingen dramatisch te vergroten.

Niet-invasieve, op licht gebaseerde therapieën, fotodynamische therapie (PDT) en fotothermische therapie (PTT) hebben het potentieel om veilige en effectieve alternatieven te zijn voor conventionele kankerbehandelingen, die gepaard gaan met een aantal problemen, waaronder een reeks bijwerkingen en complicaties na de behandeling.

Tot op heden wordt de ontwikkeling van effectieve op licht gebaseerde technologieën voor kanker echter gehinderd door onder meer een slechte oplosbaarheid, lage stabiliteit en een gebrek aan tumorspecificiteit. Nanodragers die zijn ontworpen om PDT en PTT effectiever af te leveren, hebben ook bewezen aanzienlijke beperkingen te hebben.

PDT en PTT gebruiken verschillende benaderingen voor het aanvallen van tumoren. PDT maakt gebruik van laserbestraling om een ​​fotosensitizer te activeren om reactieve zuurstofspecies (ROS) te genereren, een zeer reactieve chemische stof die giftig is voor kankercellen. Bij PTT zet een molecuul, een fotothermisch middel genaamd, geabsorbeerd licht om in warmte, waarbij de resulterende hyperthermie leidt tot de gedeeltelijke of volledige vernietiging van tumorweefsel.

In het artikel getiteld "pH-Responsive Upconversion Mesoporous Silica Nanospheres for Combined Multimodal Diagnostic Imaging and Targeted Photodynamic and Photothermal Cancer Therapy", gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano presenteert het onderzoeksteam de ontwikkeling van door zuurgraad getriggerde rationele membraan (ATRAM) peptide-gefunctionaliseerde, lipide/PEG-gecoate mesoporeuze silica nanosferen (ALUMSNs).

Deze multifunctionele, op tumoren gerichte nanosferen beschermen ingekapselde fotosensibilisatoren en fotothermische middelen tegen afbraak en leveren deze moleculen rechtstreeks aan kankercellen. De ALUMSN's maken tumordetectie en -monitoring mogelijk via thermische en fluorescentiebeeldvorming, evenals magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). De ALUMSN's faciliteren ook door nabij-infrarood (NIR) laserlicht geïnduceerde PDT en PTT, wat in combinatie de werkzaamheid van beide fototherapieën verbetert om tumoren te verkleinen zonder detecteerbare systemische toxiciteit.

"Omdat ROS een zeer reactief molecuul is met een zeer korte levensduur en een beperkte actieradius, is het absoluut noodzakelijk dat een voldoende hoeveelheid van het fotosensibiliserende molecuul in het tumorweefsel aanwezig is om PDT effectief te laten zijn", legt Loganathan Palanikumar, NYUAD-onderzoek uit. wetenschapper en senior onderzoeker in het Magzoub-lab.

"Bovendien is de gelokaliseerde hyperthermie die nodig is voor PTT afhankelijk van een significante accumulatie van fotothermische middelen in tumoren." Het vermogen van de door het NYUAD-team ontwikkelde nanocarriers om de efficiëntie te verhogen waarmee fotosensitizers en fotothermische middelen aan de tumor worden toegediend, is een cruciale vooruitgang.

"Nieuwe therapeutische benaderingen zijn hard nodig om het bestaande arsenaal aan kankerbestrijdende behandelingen te verbeteren", zegt Mazin Magzoub, universitair hoofddocent biologie aan de NYUAD, wiens laboratorium zich richt op de ontwikkeling van nieuwe therapieën en systemen voor medicijnafgifte.

"De multifunctionele core-shell nanosferen die ons team heeft ontwikkeld, helpen problemen te overwinnen die de werkzaamheid van belangrijke op licht gebaseerde therapieën hebben beperkt, en bieden een veelbelovend op tumoren gericht nanoplatform dat multimodale diagnostische beeldvorming en krachtige combinatorische kankertherapie mogelijk maakt. Dit werk leidt tot een opwindende toekomst." weg vooruit voor de vooruitgang van op licht gebaseerde kankerbehandelingen."

Meer informatie: pH-responsieve opconversie mesoporeuze silica nanosferen voor gecombineerde multimodale diagnostische beeldvorming en gerichte fotodynamische en fotothermische kankertherapie, ACS Nano (2023).

Journaalinformatie: ACS Nano

Aangeboden door New York University