211service.com
Single Shot Chemo
Een enkele behandeling van medicijndragende nanodeeltjes vernietigt effectief prostaatkankertumoren bij muizen, volgens experimenten van onderzoekers van MIT en Harvard Medical School. Deze aanpak zou kunnen leiden tot krachtige behandelingen zonder de bijwerkingen die gepaard gaan met kankertherapie, zeggen de wetenschappers.
We deden een enkele injectie van de deeltjes en volgden de tumor de volgende 109 dagen, en toonden aan dat we in feite een volledige tumorverwijdering hadden, zegt Omid Farokhzad, assistent-professor anesthesie aan de Harvard Medical School, die, samen met Robert Langer, hoogleraar chemische technologie aan het MIT, leidde het onderzoek. Omdat de ingrediënten die zijn gebruikt om het nanodeeltjesmedicijnsysteem te maken al door de FDA zijn goedgekeurd voor andere doeleinden, hopen de onderzoekers snel goedkeuring te krijgen voor het testen van de nieuwe technologie bij mensen. De resultaten zijn deze week gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
[Klik hier voor een afbeelding van cellen met ingebedde nanodeeltjes.]
Omdat veel patiënten regelmatig worden gescreend op prostaatkanker, ontdekken en behandelen artsen de ziekte steeds vaker in een vroeg stadium, wanneer het nog beperkt is tot enkele tumoren. In dit stadium kan een enkele injectie van radioactief materiaal rechtstreeks in de tumor een effectieve behandeling zijn, waarbij de tumor gedurende enkele maanden wordt gedood. Maar deze behandeling heeft bijwerkingen, zoals erectiestoornissen, bij ongeveer 40 procent van de patiënten, zegt Farokhzad. Chirurgie, een andere optie, heeft risico's op complicaties. Voor kanker in een later stadium is chemotherapie een optie, maar dat brengt ook bijwerkingen met zich mee - en vereist veel doses.
De onderzoekers zijn van mening dat de nanodeeltjes het eenmalige therapievoordeel van bestraling zouden moeten bieden, maar zonder de bijwerkingen, deels omdat de deeltjes medicijnen specifiek aan de binnenkant van kankercellen afleveren, waardoor schade aan gezond weefsel wordt vermeden.
Om de nanodeeltjes te maken, mengen de onderzoekers een geneesmiddel tegen prostaatkanker (docetaxel) en polymeren die al door de FDA zijn goedgekeurd (een ervan wordt gebruikt voor hechtingen). Het polymeer vormde bollen met de medicijnen erin opgesloten. De onderzoekers hechten vervolgens chemisch stukjes RNA, aptameren genaamd, aan het oppervlak van de bollen. Het RNA vouwt zich in vormen die passen in complementaire structuren op het oppervlak van prostaatkankercellen.
In de muisexperimenten lieten onderzoekers tumoren groeien tot een bepaalde grootte voordat ze de beoogde nanodeeltjes, of een van een verscheidenheid aan controlestoffen, rechtstreeks in de tumor injecteerden. Bij controles die zoutoplossing, polymeernanodeeltjes zonder het medicijn of het medicijn alleen gebruikten, stierven bijna alle muizen tijdens het experiment. Daarentegen overleefden alle muizen die werden geïnjecteerd met de beoogde nanodeeltjes, en in de meeste gevallen (vijf van de zeven) verdwenen de tumoren.
Een sleutel tot de effectiviteit van de nanodeeltjes is het vermogen van hun RNA-strengen om te binden aan een kankercelmembraan. De cel trekt dan de deeltjes naar binnen. Het hebben van de deeltjes in de cel heeft twee voordelen: het brengt het medicijn daar waar het moet zijn om de cellen te doden, en het verlaagt de concentratie van het medicijn buiten de kankercellen, waardoor de toxiciteit voor gezond weefsel afneemt. Het feit dat het polymeer het medicijn geleidelijk afgeeft, helpt ook - het medicijn wordt vrijgegeven in de uren of dagen die nodig zijn voordat de deeltjes in de cellen worden getrokken, waar het verder wordt afgegeven, waarbij de cellen worden gedood.
Wanneer het medicijn daarentegen in de tumor wordt geïnjecteerd zonder ingekapseld te zijn in deeltjes, heeft het weinig effect en blijft de tumor groeien. Blijkbaar diffundeert het medicijn uit het tumorgebied voordat het alle kankercellen kan doden.
Vroege toxiciteitsproeven met de nanodeeltjes zouden over twee jaar kunnen beginnen, als verdere dierstudies goed verlopen, zegt Farokhzad.
De technologie voor medicijnafgifte maakt deel uit van een grotere inspanning van onderzoekers om nanotechnologie te gebruiken om de behandeling van kanker te revolutioneren. Joseph DeSimone, hoogleraar scheikunde en chemische technologie aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill en North Carolina State University, is bijvoorbeeld onlangs begonnen met muisproeven met zijn eigen op polymeer gebaseerde nanodeeltjes voor de toediening van medicijnen. Arts van de Universiteit van Michigan James Baker's nanodeeltjes op basis van sterk vertakte structuren, dendrimeren genaamd, zijn ook succesvol gebleken tegen kanker bij knaagdieren.
De onderzoekers van MIT-Harvard werken ook aan de bestrijding van alvleesklierkanker en uiteindelijk borstkanker en hart- en vaatziekten. Henry Brem, neurochirurg en directeur van de afdeling neurochirurgie aan de Johns Hopkins University School of Medicine, wil de nanodeeltjes aanpassen voor hersenkanker, vooral voor de behandeling van tumoren die moeilijk te bereiken zijn met een operatie. Het heeft geen invloed op de hersenen, het zal alleen de tumorcellen aantasten. Om het gewoon in de tumoren te injecteren en ze uit te roeien, zou een enorme stap voorwaarts zijn voor neurale oncologie. Als we het te pakken konden krijgen, zouden we het morgen doen, in het laboratorium, zegt hij.
Uiteindelijk hopen de MIT-Harvard-onderzoekers nanodeeltjes te ontwerpen die in de bloedbaan kunnen worden geïnjecteerd, van waaruit ze kankercellen overal in het lichaam kunnen opsporen, waardoor het mogelijk wordt om uitgezaaide kanker in een laat stadium te behandelen. Hoewel dit een klein percentage van de patiënten vertegenwoordigt die de ziekte daadwerkelijk hebben, zijn dit degenen die geen therapeutische optie tot hun beschikking hebben, zegt Farokhzad. Dus het idee om nanodeeltjes te hebben die door het lichaam kunnen circuleren, kankercellen kunnen vinden en doden, is heel, heel aantrekkelijk.
Hiertoe genereren ze bibliotheken van nanodeeltjes van verschillende groottes met verschillende chemische eigenschappen en moleculaire aanhechtingen, die ze in vitro en in vivo zullen testen om die te identificeren die het meest effectief zijn in het vinden en vernietigen van kankercellen zonder vast te komen te zitten in gezonde organen.