Nanobilles pourrait offrir plus chimio avec moins d’effets secondaires

Des chercheurs de l’Université Rice et de l’Université du Nord-Ouest chargés nanobilles activés par la lumière (or et bleu clair) avec le lapatinib médicament anti-cancer (jaune) par enrobant le médicament dans une enveloppe d’albumine (bleu) des problèmes de foie et les maux de dos. La lumière d’un laser infrarouge proche (centre) a été utilisé pour déclencher à distance la libération du médicament (à droite) après les nanobilles ont été prises par les cellules cancéreuses. (Avec l’aimable autorisation de A. Goodman / Rice University)

L’étude menée par des chercheurs de l’Université Rice et Northwestern University Feinberg School of Medicine apparaît en ligne cette semaine Early Edition des Actes de l’Académie nationale des sciences. Il emploie nanobilles d’or pour administrer des doses toxiques de deux médicaments – lapatinib et docétaxel – à l’intérieur des cellules du cancer du sein. Les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient utiliser un laser pour déclencher à distance les particules pour libérer les médicaments après leur entrée dans les cellules.

Bien que les tests ont été réalisés avec des cultures de cellules dans un laboratoire, la recherche a été conçu pour démontrer l’applicabilité clinique: Les nanoparticules sont non toxiques, les médicaments sont largement utilisés et la faible puissance, laser infrarouge peut non invasive briller à travers les tissus et d’atteindre les tumeurs plusieurs pouces au-dessous la peau.

« Dans les études futures, nous prévoyons d’utiliser une stratégie cheval de Troie pour obtenir les nanobilles de médicaments chargés à l’intérieur des tumeurs », a déclaré Naomi Halas, ingénieur, chimiste et physicien à l’Université Rice, qui a inventé nanobilles d’or et a passé plus de 15 ans dans la recherche leur potentiel anti-cancer. « Macrophages, un type de globules blancs qui a été montré pour pénétrer dans les tumeurs, transportera les complexes de particules de médicament dans les tumeurs, et une fois là nous utilisons un laser pour libérer les médicaments. »

Co-auteur Susan Clare, professeur agrégé de recherche de la chirurgie à l’Université Northwestern Feinberg School of Medicine, a déclaré l’étude PNAS a été conçu pour démontrer la faisabilité de l’approche des chevaux de Troie. En plus de démontrer que les médicaments pourraient être libérés dans les cellules cancéreuses, l’étude a également montré que dans les macrophages, les médicaments ne détachez pas avant le déclenchement.

« Obtenir des médicaments chimiothérapeutiques pour pénétrer dans les tumeurs est très difficile », a déclaré Clare, également chirurgien du cancer du sein médecine du Nord-Ouest. « Les médicaments ont tendance à être poussés hors des tumeurs plutôt que aspiré. Pour obtenir une dose efficace à la tumeur, les patients doivent souvent prendre tant de la drogue que les nausées et autres effets secondaires deviennent graves le cancer de l’intestin propagation à l’espérance de vie du foie. Nous espérons que la combinaison des macrophages et a déclenché la libération de médicament augmenter la dose efficace de médicaments dans les tumeurs afin que les patients peuvent prendre moins plutôt que plus. »

Si l’approche fonctionne, dit Clare, il pourrait entraîner moins d’effets secondaires et potentiellement être utilisé pour traiter plusieurs types de cancer stade du cancer du foie 4 espérance de vie sans traitement. Par exemple, l’un des médicaments dans l’étude, le lapatinib, fait partie d’une vaste catégorie de chimiothérapies appelés inhibiteurs de la tyrosine kinase qui ciblent des protéines spécifiques liés à différents types de cancer. D’autres médicaments approuvés par la Federal Drug Administration dans la classe comprennent imatinib (leucémie), gefitinib (sein, poumon), l’erlotinib (poumon, du pancréas), sunitinib (estomac, du rein) et sorafenib (foie, de la thyroïde et des reins).

En combinant les sections transversales d’une cellule de macrophage à partir du x, y et z axes, les chercheurs pourraient examiner comment les complexes nanoshell-drogue (rouge) répartis à l’intérieur des cellules après une période de 24 heures d’incubation. Un colorant a été utilisé pour distinguer le noyau cellulaire (bleu). (Image par O. Neumann / Rice University)

« Tous les inhibiteurs de la tyrosine kinase sont notoirement insolubles dans l’eau », a déclaré Amanda Goodman, un ancien élève Rice et auteur principal de l’étude PNAS. « En tant que classe de médicaments, ils ont une faible biodisponibilité, ce qui signifie qu’une proportion relativement faible de la drogue dans chaque pilule tue effectivement les cellules cancéreuses métastases du cancer du pancréas à l’espérance de vie du foie. Si notre méthode fonctionne pour le cancer du lapatinib et du sein, il peut aussi travailler pour les autres médicaments dans la classe « .

Halas a inventé nanobilles au riz dans les années 1990. Environ 20 fois plus petite qu’une cellule de globules rouges, ils sont faits d’une sphère de verre recouverte d’une fine couche d’or. Nanobilles peuvent être réglés pour capter l’énergie à partir des longueurs d’onde spécifiques de la lumière, notamment dans le proche infrarouge (proche IR), une longueur d’onde non visible qui passe à travers la plupart des tissus dans le corps. Nanospectra Biosciences, titulaire d’une licence de cette technologie, a effectué plusieurs essais cliniques au cours de la dernière décennie en utilisant nanobilles comme agents photothermiques qui détruisent les tumeurs avec une lumière infrarouge.

La collaboration de Clare et Halas sur l’administration de médicaments à base nanoshell-a commencé plus de 10 ans des problèmes de foie il y a et des démangeaisons. Dans des travaux antérieurs, ils ont montré qu’un laser proche infrarouge à onde continue – le même genre qui produit de la chaleur dans les applications photothermiques de nanobilles – pourrait être utilisé pour déclencher la libération de médicaments de nanobilles.

Dans la dernière étude, Goodman contraste l’utilisation du laser à onde continue de déclenchement et le déclenchement d’un laser pulsé de faible puissance. En utilisant chaque type de laser, elle a démontré la libération déclenchée à distance de médicaments à partir de deux types de conjugués nanoshell-médicaments foie primaire et secondaire du cancer de l’intestin espérance de vie du cancer. Un type utilisé un lieur d’ADN et le docetaxel des médicaments, et l’autre employé un revêtement de la protéine albumine du sang pour piéger et maintenir lapatinib. Dans chaque cas, Goodman a découvert qu’elle pouvait déclencher la libération du médicament après les nanobilles ont été reprises les cellules cancéreuses à l’intérieur. Elle a également pas une libération prématurée de médicaments dans mesurable des macrophages dans les deux cas.

Halas et Clare ont dit qu’ils espèrent commencer les essais sur les animaux de la technologie bientôt et un modèle de souris établi qui pourrait être utilisé pour les essais.

« Je suis particulièrement enthousiasmés par le potentiel de lapatinib », a déclaré Clare. « La première fois que j’ai entendu parler du travail de Naomi, je me suis demandé si elle pourrait être la réponse à délivrer des médicaments dans le anoxique (appauvri en oxygène) intérieur des tumeurs où certaines des cellules cancéreuses les plus agressives se cachent étape 4 espérance de vie du cancer du foie métastatique. En tant que cliniciens, nous cherchons toujours des façons de garder le cancer de revenir des mois ou des années plus tard, et je suis plein d’espoir, cela peut le faire « .

Additionnel co-auteurs comprennent Oara Neumann et Luke Henderson, à la fois du riz, Choi Mi-ran du Nord-Ouest et Kamilla Nørregaard de l’Université de Copenhague. La recherche a été soutenue par le ministère de la Défense du sein Programme de recherche sur le cancer, la Fondation Welch et la National Science Foundation.

CAPTION: Des chercheurs de l’Université Rice et de l’Université du Nord-Ouest chargés nanobilles activés par la lumière (or et bleu clair) avec le lapatinib médicament anticancéreux (jaune) par enrobant le médicament dans une enveloppe d’albumine (bleu) des conseils sur l’espérance de vie du cancer secondaire du foie. La lumière d’un laser infrarouge proche (centre) a été utilisé pour déclencher à distance la libération du médicament (à droite) après les nanobilles ont été prises par les cellules cancéreuses. (Avec l’aimable autorisation de A. Goodman / Rice University)

LEGENDE: En combinant les sections transversales d’une cellule de macrophage de la direction x, y et z axes, les chercheurs pourraient examiner comment complexes nanoshell-drogue (rouge) ont été distribués dans les cellules après une période de 24 heures d’incubation. Un colorant a été utilisé pour distinguer le noyau cellulaire (bleu). (Image par médecin O spécialiste du foie en delhi. Neumann / Rice University)

Situé sur un campus boisé de 300 acres à Houston, Rice University est régulièrement classé parmi les 20 universités du pays par US Nouvelles & Rapport mondial. Le riz a des écoles très respecté d’architecture, d’affaires, études permanentes, Ingénierie, Sciences Humaines, Musique, Sciences naturelles et des sciences sociales et abrite l’Baker Institute pour les politiques publiques étape 4 espérance de vie d’un cancer du foie secondaire. Avec 3.879 étudiants de premier cycle et 2.861 étudiants diplômés, de premier cycle ratio étudiants-professeurs de riz est de 6 à 1. Son système collégial résidentiel construit des communautés très unies et des amitiés à vie, une des raisons pour lesquelles le riz est classé n ° 1 pour la qualité de vie et pour beaucoup de course / interaction de classe et n ° 2 pour les étudiants les plus heureux de la Princeton Review. Le riz est également considéré comme une meilleure valeur parmi les universités privées par Personal Finance Kiplinger. Pour lire « Ce qu’ils disent à propos de Rice, » aller à http://tinyurl.com/RiceUniversityoverview.