Forskare utvecklar nanopartiklar som kan leverera kemoterapiläkemedel till hjärnan, hjälpa till att döda cancerceller

Ett team av forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT) skapade en mänsklig vävnadsmodell för att demonstrera nanopartiklars funktion. Cancertyper som glioblastom har en hög dödlighet och det är svårt att behandla dem på grund av blod-hjärnbarriären. Barriären tillåter inte de flesta kemoterapiläkemedel att penetrera genom blodkärlen runt hjärnan, vilket hämmar ansträngningarna att behandla cancer.

Nu, laget av forskare har utvecklat nanopartiklar som kan bära läkemedlet och komma in i tumörer och döda glioblastomcellerna.

För att testa effektiviteten hos nanopartiklarna har forskare tänkt en metod och skapade en modell som replikerar blod-hjärnbarriären. Hjärnvävnadsmodellen har beskrivits i en artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Vi hoppas att genom att testa dessa nanopartiklar i en mycket mer realistisk modell kan vi skära ut mycket av den tid och energi som går till spillo på att prova saker på kliniken som inte fungerar", säger Joelle Straehla, Charles W. och Jennifer C. Johnson klinisk utredare vid MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research och huvudförfattare till studera.

För att replikera den komplexa strukturen i hjärnan använde forskare patienthärledda glioblastomceller genom att odla dem i en mikrofluidisk enhet. Sedan användes mänskliga endotelceller för att odla blodkärl i små rör som omger tumörcellernas sfär. De inkluderade också två celltyper nämligen pericyter och astrocyter som är associerade med transporten av molekyler genom blod-hjärnbarriären.

För att skapa nanopartiklarna användes en lager-för-lager-monteringsteknik i ett labb. Partiklarna som används i studien är belagda med en peptid som heter AP2 som visade sig vara effektiv för att hjälpa nanopartiklar att penetrera blod-hjärnbarriären.

Forskare har testat nanopartiklarna i vävnadsmodeller av både frisk hjärnvävnad och glioblastomvävnad. Det observerades att partiklar belagda med AP2-peptid effektivt kom igenom kärlen som omgav tumörerna.

Därefter fylldes partiklarna med ett kemoterapiläkemedel känt som cisplatin och belades med målpeptiden. Forskare noterade att de belagda partiklarna kunde döda glioblastomtumörceller i modellen medan de som inte belagts med AP2 skadade friska blodkärl.

"Vi såg ökad celldöd i tumörer som behandlades med den peptidbelagda nanopartikeln jämfört med de nakna nanopartiklarna eller det fria läkemedlet. Dessa belagda partiklar visade mer specificitet för att döda tumören, jämfört med att döda allt på ett ospecifikt sätt, säger Cynthia Hajal, en annan huvudförfattare till studien.