Nanopartikkelbelegg forbedrer levering av kreftlegemidler og reduserer bivirkninger

En fersk studie fra University of Mississippi antyder at en «skje med sukker» faktisk kan hjelpe medisiner med å virke mer effektivt samtidig som de reduserer de skadelige bivirkningene av kreftbehandlinger.

I stedet for en bokstavelig skje med sukker, brukte forskerne glykopolymerer – polymerer laget av naturlige sukkerarter som glukose – for å belegge nanopartikler som leverer kreftmedisiner direkte til svulster. De fant ut at glykopolymerene forhindret proteiner fra å feste seg til nanopartiklene, noe som reduserte kroppens immunrespons på behandlingen.

Som et resultat reagerte kroppen bedre på terapien.

«Hovedproblemet er at kreftmedisiner er utrolig giftige», sa Thomas Werfel, førsteamanuensis i biomedisinsk ingeniørfag.

«Det terapeutiske vinduet for disse legemidlene er svært smalt: dosen de er effektive ved er nesten den samme som dosen de blir giftige ved. Og når dosen er tilstrekkelig til å drepe svulsten, forårsaker den også toksisitet og en rekke bivirkninger som vi prøver å unngå.»

Hvorfor skjer dette? Fordi bare en liten del av legemidlet når svulsten – i de fleste tilfeller mindre enn 1 %; mer enn 99 % går til andre deler av kroppen.

Thomas Werfel, førsteamanuensis i biomedisinsk ingeniørfag, University of Mississippi

Denne lekkasjen av giftige legemidler til andre deler av kroppen kan forårsake alvorlige tilstander som leukemi, allergiske reaksjoner og til og med utvikling av nye kreftformer. Men hvis mer av legemidlet når svulsten, kan bivirkningene reduseres.

Fordeler med glykopolymerer

Werfel og Kenneth Hulugalla, en masterstudent i biomedisinsk ingeniørfag fra Kandy på Sri Lanka, publiserte funnene sine i tidsskriftet ACS Nano i oktober.

Nanopartikler – partikler mindre enn en tusendel av bredden på et menneskehår – har vist seg effektive i behandling av kreft ved å levere legemidler direkte til svulster. Proteiner, inkludert de som utløser en immunrespons, har imidlertid en tendens til å klumpe seg sammen rundt nanopartiklene, noe som får kroppen til å stemple behandlingen som fremmed.

Denne immunresistensen reduserer stoffets effektivitet.

«I løpet av de siste 30 årene har polyetylenglykol (PEG) vært gullstandarden for å beskytte disse partiklene mot immunresponsen», sa Hulugalla.

PEG-baserte belegg mister imidlertid effektiviteten etter første gangs bruk: immunsystemet begynner raskt å gjenkjenne legemidlet som fremmed, noe som forhindrer det i å komme inn i svulsten.

Glykopolymerer har derimot ikke denne ulempen.

«Resultatene våre viser at glykopolymerbelagte nanopartikler reduserer uønskede immunresponser betydelig, samtidig som de forbedrer medikamentlevering dramatisk i både celle- og dyremodeller. Denne forskningen kan være et viktig skritt mot mer effektive kreftbehandlinger.»

Dyrestudier

Werfel og Hulugalla testet de glykopolymerbelagte nanopartiklene på mus med brystkreft og fant at flere nanopartikler nådde svulster sammenlignet med PEG-baserte partikler. Neste trinn i forskningen deres vil være å fylle disse nanopartiklene med legemidler og teste deres effektivitet mot kreft.

"På lang sikt ønsker vi ikke bare å studere dette fenomenet fra et beskyttende perspektiv, men også å jobbe med å aktivt målrette nanopartikler mot svulster," sa Werfel.

«Vi ser allerede at glykopolymerer stimulerer immunforsvaret mindre, partiklene holder seg i kroppen lenger og når svulsten bedre. Dette er flott.»

Men neste steg er å se på hvordan vi kan målrette svulster. Hvilke biologiske markører kan vi bruke for å få flere partikler eller legemidler til å hope seg opp i svulsten? Dette er spørsmålene som er i forgrunnen av vår oppmerksomhet akkurat nå.

Studien ble publisert i ACS Nano.