Biomedizinische Forscher von Cedars-Sinai haben ein winziges Medikamentenabgabesystem erfunden, das Krebszelltypen im Gehirn durch "virtuelle Biopsien" identifizieren und dann die molekulare Struktur der Krankheit angreifen kann.
Wenn sich die Laborforschung mit Mäusen in Studien am Menschen bestätigt, könnten die Ergebnisse dazu verwendet werden, Medikamente im Nanomaßstab bereitzustellen, die Tumorzellen im Gehirn unterscheiden und bekämpfen können, ohne auf eine Operation zurückgreifen zu müssen.
"Unser Nanomedikament kann so konstruiert werden, dass es eine Vielzahl von Medikamenten, Proteinen und genetischem Material transportiert, um Tumore an mehreren Fronten aus dem Gehirn anzugreifen", sagte Julia Ljubimova, MD, PhD, Professorin für Neurochirurgie und biomedizinische Wissenschaften bei Cedars -Sinai und Hauptautor eines Artikels, der online in der Zeitschrift ACS Nano der American Chemical Society veröffentlicht wurde.
Ljubimova, Direktorin des Nanomedicine Research Center in der Abteilung für Neurochirurgie und Direktorin des Nanomedicine Program am Samuel Oschin Comprehensive Cancer Institute, hat von den National Institutes of He alth ein Stipendium in Höhe von 2,5 Millionen US-Dollar erh alten, um die Forschung fortzusetzen.
Das Drug-Delivery-System und seine Bestandteile, die zusammen als Nanobiokonjugate oder Nanodrug bezeichnet werden, gehören zu einer neuen Klasse molekularer Medikamente, die entwickelt wurden, um Krebserkrankungen zu verlangsamen oder zu stoppen, indem sie sie auf vielfältige Weise im Gehirn blockieren. Das Medikament ist etwa 20 bis 30 Nanometer groß – ein Bruchteil eines menschlichen Haares, das 80.000 bis 100.000 Nanometer breit ist.
Cedars-Sinai-Wissenschaftler begannen vor etwa einem Jahrzehnt mit der Entwicklung der "Plattform" des Arzneimittelverabreichungssystems. An das Nanomedikament können verschiedene chemische und biologische „Module“angehängt sein.
"Jede Komponente erfüllt eine spezialisierte Funktion, wie z. B. die Suche nach Krebszellen und die Bindung an sie, die Durchdringung der Wände von Blutgefäßen und Tumorzellen oder die Demontage molekularer Mechanismen, die das Tumorwachstum fördern", sagte Eggehard Holler, PhD, Professor für Neurochirurgie und Direktor der Nanodrug-Synthese am Cedars-Sinai.
Das neue Verabreichungssystem spielt zwei Rollen: die Diagnose von Hirntumoren durch die Identifizierung von Zellen, die sich von anderen Organen in das Gehirn ausgebreitet haben, und dann die Bekämpfung des Krebses mit einer präzisen, individualisierten Tumorbehandlung.
Forscher können den Tumortyp bestimmen, indem sie einen Tracer anbringen, der auf einem MRT sichtbar ist. Wenn sich der Tracer im Tumor anreichert, wird er im MRT sichtbar. Mit der durch diese virtuelle Biopsie identifizierten molekularen Zusammensetzung des Krebses können Forscher das „Liefersystem“mit krebsspezifischen Komponenten beladen, die spezifisch die molekulare Struktur angreifen.
Um zu zeigen, dass die virtuellen Biopsien einen Krebszelltyp von einem anderen unterscheiden können, entwickelten die Forscher eine vermutlich einzigartige Methode, bei der verschiedene Arten von Brust- und Lungenkrebs in Labormäuse implantiert wurden, um metastatische Erkrankungen darzustellen - mit einem Art von Krebs, der auf jeder Seite des Gehirns implantiert wird. Lungen- und Brustkrebs sind diejenigen, die sich am häufigsten auf das Gehirn ausbreiten.
Die Forscher nutzten das Nanoabgabesystem, um die Krebsarten zu identifizieren und anzugreifen. In jedem Fall lebten die behandelten Tiere signifikant länger als die in den Kontrollgruppen.
"Einige Medikamente sind sehr wirksam bei der Behandlung verschiedener Arten von Brustkrebs, Lungenkrebs, Lymphomen und anderen Krebsarten an ihren ursprünglichen Stellen, aber sie sind unwirksam gegen Krebs, der sich auf das Gehirn ausbreitet, weil sie nicht in der Lage sind, das Gehirn zu durchqueren Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vor Toxinen im Blut schützt", sagte Keith Black, MD, Vorsitzender der Abteilung für Neurochirurgie, Direktor des Maxine Dunitz Neurosurgical Institute, Direktor des Johnnie L. Cochran, Jr., Brain Tumor Center und der Ruth-und-Lawrence-Harvey-Lehrstuhl für Neurowissenschaften.
"Das Nanomedikament wurde entwickelt, um diese Barriere mit intakter Nutzlast zu überwinden, sodass Medikamente, die außerhalb des Gehirns wirksam sind, möglicherweise auch im Inneren wirksam sind", fügte Black hinzu.
