Powłoka nanocząsteczkowa poprawia dostarczanie leków przeciwnowotworowych i zmniejsza skutki uboczne

Najnowsze badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Missisipi wskazują, że „łyżeczka cukru” może w rzeczywistości zwiększyć skuteczność działania leków, jednocześnie redukując szkodliwe skutki uboczne leczenia raka.

Zamiast dosłownej łyżki cukru, naukowcy użyli glikopolimerów — polimerów wykonanych z naturalnych cukrów, takich jak glukoza — do powlekania nanocząsteczek, które dostarczają leki przeciwnowotworowe bezpośrednio do guzów. Odkryli, że glikopolimery zapobiegają przywieraniu białek do nanocząsteczek, zmniejszając odpowiedź immunologiczną organizmu na leczenie.

W rezultacie organizm lepiej zareagował na terapię.

„Głównym problemem jest to, że leki przeciwnowotworowe są niezwykle toksyczne” – powiedział Thomas Werfel, adiunkt inżynierii biomedycznej.

„Okno terapeutyczne tych leków jest bardzo wąskie: dawka, przy której są skuteczne, jest niemal taka sama, jak dawka, przy której stają się toksyczne. A gdy dawka jest wystarczająca, aby zabić guz, powoduje również toksyczność i liczne skutki uboczne, których staramy się unikać.

Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ tylko niewielka część leku dociera do guza — w większości przypadków mniej niż 1%; ponad 99% trafia do innych części ciała”.

Thomas Werfel, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej, Uniwersytet Missisipi

Ten wyciek toksycznych leków do innych części ciała może powodować poważne schorzenia, takie jak białaczka, reakcje alergiczne, a nawet rozwój nowych nowotworów. Jednakże, jeśli więcej leku dotrze do guza, skutki uboczne mogą zostać zmniejszone.

Zalety glikopolimerów

Werfel i Kenneth Hulugalla, student ostatniego roku inżynierii biomedycznej z Kandy na Sri Lance, opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie ACS Nano w październiku.

Nanocząsteczki — cząsteczki mniejsze niż jedna tysięczna szerokości ludzkiego włosa — okazały się skuteczne w leczeniu raka poprzez dostarczanie leków bezpośrednio do guzów. Jednak białka, w tym te, które wyzwalają odpowiedź immunologiczną, mają tendencję do zlepiania się wokół nanocząsteczek, co powoduje, że organizm uznaje leczenie za obce.

Ta oporność immunologiczna zmniejsza skuteczność leku.

„Przez ostatnie 30 lat glikol polietylenowy (PEG) był złotym standardem w ochronie tych cząstek przed reakcją immunologiczną” – powiedział Hulugalla.

Powłoki na bazie PEG tracą jednak swoją skuteczność już po pierwszym użyciu: układ odpornościowy szybko zaczyna rozpoznawać lek jako obcy, co uniemożliwia mu wniknięcie do guza.

Glikopolimery natomiast nie mają tej wady.

„Nasze wyniki pokazują, że nanocząsteczki pokryte glikopolimerem znacząco redukują niepożądane reakcje immunologiczne, a jednocześnie radykalnie poprawiają dostarczanie leków zarówno w modelach komórkowych, jak i zwierzęcych. Badania te mogą być ważnym krokiem w kierunku skuteczniejszych metod leczenia raka”.

Badania na zwierzętach

Werfel i Hulugalla testowali nanocząsteczki pokryte glikopolimerem na myszach z rakiem piersi i odkryli, że więcej nanocząsteczek dotarło do guzów w porównaniu z cząsteczkami na bazie PEG. Następnym krokiem w ich badaniach będzie załadowanie tych nanocząsteczek lekami i przetestowanie ich skuteczności w walce z rakiem.

„W dłuższej perspektywie chcemy nie tylko badać to zjawisko z perspektywy ochronnej, ale także pracować nad aktywnym kierowaniem nanocząsteczek do nowotworów” – powiedział Werfel.

„Już widzimy, że glikopolimery mniej stymulują układ odpornościowy, cząsteczki pozostają w organizmie dłużej i lepiej docierają do guza. To jest świetne.

Ale następnym krokiem jest przyjrzenie się temu, jak możemy celować w guzy. Jakich markerów biologicznych możemy użyć, aby uzyskać więcej cząsteczek lub leków do gromadzenia się w guzie? To są pytania, które są teraz w centrum naszej uwagi”.

Badanie opublikowano w czasopiśmie ACS Nano.