Denna specialiserade gel kan förbättra cancerterapi
Forskare utvecklar nu ett nytt verktyg inom cancerterapi: en specialgel som kan leverera kombinationsläkemedel direkt till tumören.
Ett centralt problem för cancerforskning är hur man kan leverera terapier på det mest effektiva sättet, liksom hur man riktar in sig på tumörer direkt, minimerar invasivitet och maximerar framgång.
Kemoterapi använder kemiska medel för att rikta in sig på och förstöra cancerceller - eller åtminstone hindra dem från att föröka sig - och det är en av de mest utbredda behandlingarna för cancer.
Forskare erkänner att kemoterapi kan fungera mer effektivt i vissa fall om det levereras tillsammans med immunterapi - en typ av behandling som fokuserar på att öka kroppens eget immunsystem, så att det kan förstärka en persons naturliga barriärer mot cancer.
Nu har forskare baserade på University of North Carolina School of Medicine i Chapel Hill och North Carolina State University i Raleigh experimenterat med ett nytt injicerbart medium.
Seniorstudieförfattaren Zhen Gu och hans kollegor har utvecklat ett ”bioresponsivt byggnadsställningssystem” - ett polymernätverk, som liknar en gel, som vid injicering levererar en kombination av kemoterapi och immunterapidroger direkt till cancertumörerna.
I den nya studien testade Gu och teamet sitt injicerbara gelliknande medium på specifika typer av cancertumörer: B16F10 melanom och 4T1 bröstcancer. Men forskarna är övertygade om att mediet kan användas lika framgångsrikt på andra typer av cancertumörer också.
Forskarna rapporterar resultaten av sin studie - genomförd på en musmodell - i tidskriften Vetenskaplig translationell medicin.
Innovativt medium för kombinationsbehandling
Teamet utgick från antagandet att kemoterapi och immunterapi i vissa fall fungerar bättre tillsammans - särskilt om cancertumörerna först utsätts för kemoterapi och sedan för immunterapi.
Detta beror på att även om immunterapi kan vara mycket effektivt för att öka immunförsvaret så att det börjar attackera cancerceller, kan immunsystemet då också felaktigt rikta in sig på friska celler.
En typ av immunterapi, till exempel, använder läkemedel som kallas immunkontrollhämmare, som "blockerar vissa proteiner" som ibland används av cancerceller som en "sköld" mot kroppens immunsvar.
När dessa proteiner blockeras kan immunsystemet återigen utlösa celldöd och döda vissa cancerceller.
Immunkontrollhämmare ger förbättrade resultat när de paras ihop med kemoterapi, så Gu och hans team utvecklade sin bioresponsiva byggnadsställning för att kunna hålla en kombination av kemoterapi och immunterapi och leverera den direkt till primära tumörer.
Genom sin direkthet kommer detta tillvägagångssätt att vara mer effektivt och kan bidra till att minska läkemedlets inverkan på frisk vävnad någon annanstans i kroppen.
Ett smart terapeutiskt tillvägagångssätt
"Vi har skapat en enkel metod," säger Gu, "att använda kemoterapi samtidigt som vi utnyttjar tumörens biologi och vårt naturliga försvar mot utländska inkräktare för att slå tillbaka tumörutvecklingen med begränsade biverkningar."
Mediet sammansmälter i en gel-liknande substans en gång injiceras i kroppen och levererar de terapeutiska medlen direkt till den riktade tumören.
"Tricket är att gelén kan bildas snabbt inuti kroppen när en biokompatibel polymer och dess tvärbindare blandas ihop", förklarar författaren Jinqiang Wang.
"Vi såg till att ett av dessa medel kan klyvas isär med reaktiva syrearter, eller ROS - en naturlig kemisk biprodukt av cellmetabolism", tillägger han.
Höga ROS-nivåer är karakteristiska för de flesta cancertyper, och de är kända för att spela en viktig roll i tumörtillväxt och metastasering.
Eftersom ROS är rikligt i cancertumörer skulle därför det gelliknande mediet - som är utformat för att falla sönder när det kommer i kontakt med ROS - sönderfalla, vilket gör att de terapeutiska medlen kan göra sitt arbete.
Experiment ger lovande resultat
Innan teamet injicerade det i tumörer fyllde det bioreaktiva ställningen med kemoterapidrogen gemcitabin och anti-PD-L1-antikropp, vilket är ett immunterapimedel som blockerar kontrollpunktproteinet PD-L1.
Detta protein kan avskräcka immunsvaret från att utlösa död av cancerceller. När "möte" ROS i cancertumörer började gelén sedan sönderdelas gradvis, först släppte kemoterapimedel och sedan immunkontrollhämmare.
"Den cytotoxiska kemoterapin kan först döda vissa cancerceller och förstärka tumörens känslighet mot ICB-behandling, vilket sedan stimulerar ICB-terapins effektivitet."
Studera medförfattare Gianpietro Dotti
"Med nedbrytning av gelén," tillägger han, "kan ROS-nivån i tumörstället minskas, vilket också hjälper till att hämma tumörtillväxten."
Hittills har studieresultaten visat mycket lovande. Vid injicering på platsen för en primär tumör gjorde gelén tumörens mikromiljö mer sårbar för de terapeutiska medlen.
Dessutom, om den injicerades på platsen från vilken en primär tumör hade avlägsnats kirurgiskt, verkade den läkemedelsbelagda gelen också effektivt förhindra att cancer återkommer.
"När det gäller potentialen i detta tillvägagångssätt, bör forskare undersöka biokompatibiliteten för att använda gelställningen för klinisk nytta", förklarar Gu och tillägger, "Under tiden kommer vi att optimera doserna av kombinationsläkemedel såväl som behandlingsfrekvenser."
