Istraživači sa Sveobuhvatnog centra za rak Univerziteta u Čikagu razvili su nanomedicinu koja povećava prodiranje i akumulaciju hemoterapijskih lekova u tumorskim tkivima i efikasno ubija ćelije raka kod miševa.
Studija, objavljena u Science Advances, bavi se ograničenjem hemoterapije. Iako je hemoterapija primarna opcija za lečenje većine karcinoma, veliki deo leka se brzo razlaže enzimima u telu ili brzo izbacuje bubrezi pre nego što stigne do tumorskog tkiva. Štaviše, velika količina leka u sistemu dospeva u zdrava tkiva, izazivajući toksične neželjene efekte.
Da bi se prevazišao ovaj izazov, jedan od pristupa u nastajanju bio je pakovanje lekova za hemoterapiju u nanočestice. Ove čestice, koje su toliko male da su nevidljive čak i pod mikroskopom, mogu preneti agense za hemoterapiju direktno do tumora. Iako obećava, nanomedicini je i dalje potrebno značajno poboljšanje u svojoj sposobnosti da deponuje lek u tumorske ćelije.
Venbin Lin, James Franck profesor hemije na Univerzitetu u Čikagu, pionir je u razvoju nanočestica za medicinsko snimanje i isporuku lekova. Nova studija iz njegove laboratorije izveštava o novom pristupu poboljšanju efekata nanomedicine, koji se pokazao efikasnim kod miševa i za koji se nadaju da će preći na pretkliničko testiranje.
Lekovi za hemoterapiju dospevaju u ćelije tumora prelazeći iz krvnih sudova u susedno tumorsko tkivo. Ali ćelije raka često regrutuju obližnje krvne sudove da napadnu druga tkiva, a ovi na brzinu stvoreni sudovi su često abnormalni – stvaraju nepravilne obrasce protoka krvi i otežavaju leku da efikasno prodre u tumorsko tkivo.
Naučnici su posmatrali poseban put poznat kao STING, za stimulator gena za interferon. Aktivacija STING-a remeti vaskulaturu tumora — raspored krvnih sudova — i povećava propuštanje krvnih sudova u blizini tumora. Ali prethodni pokušaji da se aktivira STING nisu uspeli da postignu željene rezultate.
Lin i njegov tim dizajnirali su mali polimer koji obuhvata i STING i lek za hemoterapiju. Ovo koristi jedinstveno svojstvo STING aktivatora tako što ih isporučuje zajedno sa lekovima za hemoterapiju, sa idejom da STING aktivacija povećava propustljivost krvnih sudova oko tumora i na taj način će poboljšati efekte hemoterapije.
„Otkrili smo novi način da koristimo STING aktivatore da poremetimo vaskulaturu tumora kako bismo u osnovi poboljšali isporuku lekova tumorima bez njihovog povećanja u druga tkiva“, rekao je Lin.
„STING aktivatori sami po sebi nisu dobro funkcionisali, ali stvaranjem nanomedicine, mislim da bi ovo takođe moglo da natera STING aktivatore da rade sami ili u kombinaciji, što mislim da je važan doprinos“, rekao je Ralf Vajhselbaum, Daniel K. Ludvig Distinguished Profesor usluga, katedra za zračenje i ćelijsku onkologiju u UChicagu, i viši autor nove studije.
Istraživački tim je procenio antitumorske efekte terapije kod više vrsta tumora kod miševa i otkrio jake antitumorske efekte sa velikom inhibicijom rasta tumora i visokim stopama izlečenja.
„Primetili smo da zračenje aktivira STING kao patogen zbog dvostrukih lanaca koje uvodi zračenje i, što je važno, da bi STING agonisti mogli biti korisni u terapiji raka“, rekao je Veichselbaum.
Naučnici su takođe primetili da STING može imati i druge efekte osim propustljivosti krvnih sudova. STING put se aktivira invazijom patogena poput bakterija, virusa i abnormalne DNK raka i pokreće inflamatorni odgovor kako bi se uklonile neželjene ćelije. Aktivacija STING-a takođe povećava infiltraciju T ćelija i pretvara imunološki „hladne“ tumore u takozvane „vruće“ ili upaljene tumore, omogućavajući im da bolje reaguju na imunoterapijske agense kao što su inhibitori imunološke kontrolne tačke.
Ovaj rad je proizašao iz dugogodišnje saradnje između Odeljenja za fizičke nauke Učikaga i Odeljenja za biološke nauke.
„Ovo je jedan od vrhunaca moje karijere da mogu da radim sa dr Linom jer sam imao velike koristi od njegove stručnosti u inženjeringu nanočestica za rešavanje kliničkih problema“, rekao je Vajhselbaum.
„Sledeći koraci su da se uradi još studija validacije i pripremi se za skaliranje tehnologije i nadamo se da je testiramo na ljudima“, rekao je Lin.
