Onderzoekers ontwikkelen nanodeeltjes die chemotherapiemedicijnen aan de hersenen kunnen afleveren en kankercellen helpen doden

Een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) creëerde een menselijk weefselmodel om de werking van nanodeeltjes te demonstreren. Kankersoorten zoals glioblastoom hebben een hoog sterftecijfer en de behandeling ervan is moeilijk vanwege de bloed-hersenbarrière. Door de barrière kunnen de meeste chemotherapiemedicijnen niet door de bloedvaten rond de hersenen dringen, waardoor de inspanningen om kanker te behandelen worden belemmerd.

Nu, het team van onderzoekers heeft nanodeeltjes ontwikkeld die het medicijn kunnen dragen en tumoren kunnen binnendringen, waarbij de glioblastomacellen worden gedood.

Om de efficiëntie van de nanodeeltjes te testen, hebben onderzoekers bedachte een methode en creëerde een model dat de bloed-hersenbarrière repliceert. Het hersenweefselmodel is beschreven in een paper gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.

"We hopen dat we door deze nanodeeltjes in een veel realistischer model te testen, veel tijd en energie kunnen besparen die verspild wordt aan het proberen van dingen in de kliniek die niet werken", zegt Joelle Straehla, de Charles W. en Jennifer C. Johnson Clinical Investigator bij MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research en hoofdauteur van de studies.

Om de complexe structuur van de hersenen na te bootsen, gebruikten onderzoekers van patiënten afkomstige glioblastoomcellen door ze in een microfluïdisch apparaat te laten groeien. Vervolgens werden menselijke endotheelcellen gebruikt om bloedvaten te laten groeien in kleine buisjes rond de bol van tumorcellen. Ze omvatten ook twee celtypen, namelijk pericyten en astrocyten, die geassocieerd zijn met het transport van moleculen door de bloed-hersenbarrière.

Om de nanodeeltjes te maken, werd in een laboratorium een ​​laag-voor-laag montagetechniek gebruikt. De deeltjes die in het onderzoek zijn gebruikt, zijn gecoat met een peptide genaamd AP2, waarvan is vastgesteld dat het effectief is om nanodeeltjes te helpen de bloed-hersenbarrière te doordringen.

Onderzoekers hebben de nanodeeltjes getest in weefselmodellen van zowel gezond hersenweefsel als glioblastoomweefsel. Er werd waargenomen dat deeltjes gecoat met AP2-peptide efficiënt door de vaten heen gingen die de tumoren omringen.

Vervolgens werden de deeltjes gevuld met een chemotherapiemedicijn dat bekend staat als cisplatine en gecoat met het targeting-peptide. Onderzoekers merkten op dat de gecoate deeltjes in staat waren om glioblastoma-tumorcellen in het model te doden, terwijl degenen die niet door AP2 waren gecoat, gezonde bloedvaten beschadigden.

"We zagen een verhoogde celdood in tumoren die werden behandeld met het met peptide gecoate nanodeeltje in vergelijking met de kale nanodeeltjes of het gratis medicijn. Die gecoate deeltjes toonden meer specificiteit van het doden van de tumor, versus het doden van alles op een niet-specifieke manier, "zei Cynthia Hajal, een andere hoofdauteur van de studie.