Aftagelig 'kappe' til nanopartikler hjælper dem med at målrette tumorer
Aftagelig 'kappe' til nanopartikler hjælper dem med at målrette tumorer
Anonim

MIT kemiske ingeniører har designet en ny type nanopartikel til lægemiddellevering, der udnytter en egenskab, der deles af næsten alle tumorer: De er mere sure end sunde væv.

Sådanne partikler kunne målrettes mod næsten enhver form for tumor og kan designes til at bære stort set alle typer lægemidler, siger Paula Hammond, medlem af David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research ved MIT og seniorforfatter til et papir, der beskriver partiklerne. i tidsskriftet ACS Nano.

Som de fleste andre lægemiddelleverende nanopartikler er de nye MIT-partikler indkapslet i et polymerlag, der beskytter dem mod at blive nedbrudt af blodbanen. Men MIT-teamet, inklusive hovedforfatter og postdoktor Zhiyong Poon, designede dette ydre lag til at falde af efter at være kommet ind i det lidt mere sure miljø nær en tumor. Det afslører endnu et lag, der er i stand til at trænge ind i individuelle tumorceller.

I ACS Nano-avisen, som gik online den 23. april, rapporterede forskerne, at i mus kan deres partikler overleve i blodbanen i op til 24 timer, akkumulere på tumorsteder og trænge ind i tumorceller.

Et nyt mål

Den nye MIT-tilgang adskiller sig fra den, der er taget af de fleste nanopartikeldesignere. Typisk forsøger forskere at målrette deres partikler mod en tumor ved at dekorere dem med molekyler, der binder specifikt til proteiner, der findes på overfladen af ​​kræftceller. Problemet med den strategi er, at det er svært at finde det rigtige mål - et molekyle, der findes på alle kræftcellerne i en bestemt tumor, men ikke på raske celler. Også et mål, der virker for én type kræft, virker muligvis ikke for en anden.

Hammond og hendes kolleger besluttede at drage fordel af tumorens surhedsgrad, som er et biprodukt af dets forstærkede stofskifte. Tumorceller vokser og deler sig meget hurtigere end normale celler, og den metaboliske aktivitet bruger meget ilt, hvilket øger surhedsgraden. Efterhånden som tumoren vokser, bliver vævet mere og mere surt.

For at bygge deres målrettede partikler brugte forskerne en teknik kaldet "lag-for-lag-samling." Dette betyder, at hvert lag kan skræddersyes til at udføre en bestemt funktion.

Når det ydre lag (lavet af polyethylenglycol eller PEG) nedbrydes i tumorens sure miljø, afsløres et positivt ladet mellemlag. Den positive ladning hjælper med at overvinde en anden hindring for levering af nanopartikler af lægemidler: Når først partiklerne når en tumor, er det svært at få dem til at komme ind i cellerne. Partikler med en positiv ladning kan trænge ind i den negativt ladede cellemembran, men sådanne partikler kan ikke sprøjtes ind i kroppen uden en "kappe" af en slags, fordi de også ville ødelægge sundt væv.

Nanopartiklernes inderste lag kan være en polymer, der bærer et kræftlægemiddel, eller en kvanteprik, der kunne bruges til billeddannelse, eller stort set alt andet, som designeren måtte ønske at levere, siger Hammond, der er Bayer-professor i kemiteknik ved MIT.

Lag for lag

Andre forskere har forsøgt at designe nanopartikler, der udnytter tumorernes surhedsgrad, men Hammonds partikler er de første, der med succes er blevet testet i levende dyr.

Jinming Gao, professor i onkologi og farmakologi ved University of Texas Southwestern Medical Center, siger, at det er "ganske smart" at bruge lag-for-lag samling til at skabe partikler med et beskyttende lag, der kan udskilles, når partiklerne når deres mål. "Det er et godt proof of concept," siger Gao, som ikke var en del af forskerholdet. "Dette kunne tjene som en generel strategi til at målrette surt tumormikromiljø for forbedret lægemiddellevering."

Forskerne planlægger at videreudvikle disse partikler og teste deres evne til at levere lægemidler til dyr. Hammond siger, at hun forventer, at det kan tage fem til 10 års udvikling, før kliniske forsøg med mennesker kan begynde.

Hammonds team arbejder også på nanopartikler, der kan bære flere nyttelaster. For eksempel kan det ydre PEG-lag bære et lægemiddel eller et gen, der ville "prime" tumorcellerne til at være modtagelige for et andet lægemiddel, der bæres i partiklens kerne.

Populær af emne.