Forscher entwickeln Nanopartikel, die Chemotherapeutika an das Gehirn abgeben und Krebszellen abtöten helfen können

Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) erstellte ein menschliches Gewebemodell, um die Funktionsweise von Nanopartikeln zu demonstrieren. Krebsarten wie das Glioblastom haben eine hohe Sterblichkeitsrate und ihre Behandlung ist aufgrund der Blut-Hirn-Schranke schwierig. Die Barriere lässt die meisten Chemotherapeutika nicht durch die Blutgefäße um das Gehirn herum eindringen, was die Bemühungen zur Behandlung von Krebs behindert.

Nun, das Team von Forscher hat Nanopartikel entwickelt, die das Medikament tragen und in Tumore eindringen können, wodurch die Glioblastomzellen abgetötet werden.

Um die Effizienz der Nanopartikel zu testen, haben Forscher erfunden eine Methode und erstellten ein Modell, das die Blut-Hirn-Schranke nachbildet. Das Gehirngewebemodell wurde in einem Artikel beschrieben, der in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde.

„Wir hoffen, dass wir durch das Testen dieser Nanopartikel in einem viel realistischeren Modell viel Zeit und Energie sparen können, die damit verschwendet werden, Dinge in der Klinik auszuprobieren, die nicht funktionieren“, sagte Joelle Strähla, Charles W. and Jennifer C. Johnson Clinical Investigator am Koch Institute for Integrative Cancer Research des MIT und Hauptautorin des Studie.

Um die komplexe Struktur des Gehirns zu replizieren, verwendeten die Forscher von Patienten stammende Glioblastomzellen, indem sie sie in einem mikrofluidischen Gerät züchteten. Dann wurden menschliche Endothelzellen verwendet, um Blutgefäße in winzigen Röhrchen zu züchten, die die Sphäre der Tumorzellen umgaben. Sie umfassten auch zwei Zelltypen, nämlich Perizyten und Astrozyten, die mit dem Transport von Molekülen durch die Blut-Hirn-Schranke verbunden sind.

Um die Nanopartikel herzustellen, wurde in einem Labor eine Schicht-für-Schicht-Anordnungstechnik verwendet. Die in der Studie verwendeten Partikel sind mit einem Peptid namens AP2 beschichtet, von dem festgestellt wurde, dass es Nanopartikeln hilft, die Blut-Hirn-Schranke zu durchdringen.

Forscher haben die Nanopartikel in Gewebemodellen sowohl von gesundem Gehirngewebe als auch von Glioblastomgewebe getestet. Es wurde beobachtet, dass mit AP2-Peptid beschichtete Partikel effizient durch die die Tumore umgebenden Gefäße gelangten.

Anschließend wurden die Partikel mit einem als Cisplatin bekannten Chemotherapeutikum gefüllt und mit dem Targeting-Peptid beschichtet. Die Forscher stellten fest, dass die beschichteten Partikel im Modell Glioblastom-Tumorzellen abtöten konnten, während diejenigen, die nicht mit AP2 beschichtet waren, gesunde Blutgefäße schädigten.

„Wir sahen einen erhöhten Zelltod bei Tumoren, die mit den peptidbeschichteten Nanopartikeln behandelt wurden, im Vergleich zu den reinen Nanopartikeln oder dem freien Medikament. Diese beschichteten Partikel zeigten eine größere Spezifität bei der Abtötung des Tumors als bei der Abtötung von allem auf unspezifische Weise“, sagte Cynthia Hajal, eine weitere Hauptautorin der Studie.