Eisen-Nanopartikel lassen Krebszellen von Immunzellen attackieren

Anonim

Stanford-Forscher entdeckten zufällig, dass Eisen-Nanopartikel, die für die Behandlung von Anämie erfunden wurden, eine andere Verwendung haben: Sie lösen die Fähigkeit des Immunsystems aus, Tumorzellen zu zerstören.

Eisen-Nanopartikel können das Immunsystem aktivieren, um Krebszellen anzugreifen, laut einer Studie von Forschern an der Stanford University School of Medicine geführt.

Die Nanopartikel, die als injizierbares Eisenpräparat Ferumoxytol kommerziell erhältlich sind, sind von der Food and Drug Administration zur Behandlung von Eisenmangelanämie zugelassen.

Die Maus-Studie fand heraus, dass Ferumoxytol dazu führt, dass Tumorzellen-assoziierte Makrophagen Tumorzellen zerstören, was darauf hindeutet, dass die Nanopartikel bestehende Krebsbehandlungen ergänzen könnten. Die Entdeckung, die in einem online veröffentlichten Artikel vom 26. September in Nature Nanotechnology beschrieben wurde, wurde zufällig durchgeführt, indem getestet wurde, ob die Nanopartikel als Trojaner dienen könnten, indem sie Chemotherapien in Tumore bei Mäusen schleichen.

"Es war wirklich überraschend für uns, dass die Nanopartikel Makrophagen aktivierten, so dass sie Krebszellen in Mäusen angriffen", sagte Heike Daldrup-Link, MD, die leitende Autorin der Studie und außerordentliche Professorin für Radiologie an der School of Medicine. "Wir denken, dass dieses Konzept auch bei menschlichen Patienten gelten sollte."

Das Team von Daldrup-Link führte ein Experiment durch, bei dem drei Gruppen von Mäusen verwendet wurden: eine experimentelle Gruppe, die Nanopartikel mit Chemo beladen hat, eine Kontrollgruppe, die Nanopartikel ohne Chemo erhielt, und eine Kontrollgruppe, die keine hatte. Die Forscher stellten die unerwartete Beobachtung, dass das Wachstum der Tumore bei Kontrolltieren, die nur Nanopartikel erhielten, im Vergleich zu den anderen Kontrollen unterdrückt wurde.

Makrophagen wieder auf Kurs bringen

Die Forscher führten eine Reihe von Nachfolgetests durch, um zu charakterisieren, was geschah. Beim Experimentieren mit Zellen in einer Schale zeigten sie, dass Immunzellen, die als tumorassoziierte Makrophagen bezeichnet werden, für die Antikrebsaktivität der Nanopartikel erforderlich sind; In Zellkulturen ohne Makrophagen hatten die Eisen-Nanopartikel keine Wirkung gegen Krebszellen.

Vor dieser Studie war bereits bekannt, dass tumorassoziierte Makrophagen bei gesunden Menschen einzelne Tumorzellen erkennen und fressen. Große Tumore können jedoch die tumorassoziierten Makrophagen abfangen, was dazu führt, dass sie nicht mehr angreifen und stattdessen mit der Sekretion von Faktoren beginnen, die das Wachstum des Krebses fördern.

Die Studie zeigte, dass die Eisen-Nanopartikel die Makrophagen in ihren krebsanfälligen Zustand zurückversetzen, was sich in der Verfolgung der Stoffwechselprodukte der Makrophagen und der Untersuchung ihrer Genexpressionsmuster zeigt.

Darüber hinaus zeigten die Forscher in einem Mausmodell für Brustkrebs, dass das Ferumoxytol das Tumorwachstum hemmt, wenn es in Dosen verabreicht wird, die auf das Körpergewicht abgestimmt sind, ähnlich denen, die von der FDA für die Behandlung von Anämie genehmigt wurden. Frühere Studien hatten gezeigt, dass die Nanopartikel über einen Zeitraum von etwa sechs Wochen metabolisiert werden, und die neue Studie zeigte, dass der Antikrebs-Effekt einer einzelnen Dosis von Nanopartikeln über etwa drei Wochen abnahm.

Die Wissenschaftler testeten auch, ob die Nanopartikel die Ausbreitung von Krebs stoppen könnten. In einem Mausmodell für kleinzelligen Lungenkrebs reduzierten die Nanopartikel die Tumorbildung in der Leber, einer gemeinsamen Metastasenstelle bei Mäusen und Menschen. In einem separaten Modell von Lebermetastasen reduzierte die Vorbehandlung mit Nanopartikeln vor der Einführung von Tumorzellen das Volumen von Lebertumoren erheblich.

Mögliche klinische Anwendungen

Die Ergebnisse der Studie schlagen mehrere mögliche Anwendungen vor, um in menschlichen Versuchen zu prüfen, sagte Daldrup-Link. Zum Beispiel benötigen Patienten nach einer Operation zur Entfernung eines potentiell metastatischen Tumors häufig eine Chemotherapie, müssen jedoch warten, bis sie sich von der Operation erholen, um die schweren Nebenwirkungen einer herkömmlichen Chemotherapie zu tolerieren. Den Eisen-Nanopartikeln fehlen die toxischen Nebenwirkungen der Chemotherapie, was darauf hindeutet, dass sie den Patienten während der chirurgischen Erholungsphase verabreicht werden könnten.

"Wir denken, dass dies die Zeit überbrücken könnte, in der der Patient nach der Operation ziemlich krank ist und dazu beiträgt, dass sich der Krebs nicht ausbreitet, bis er eine Chemotherapie erhalten kann", sagte Daldrup-Link.

Die Nanopartikel können auch Krebspatienten helfen, deren Tumore nicht vollständig entfernt werden können. "Wenn nach der Operation noch einige Tumorzellen übrig sind, die Krebsärzte positive Margen nennen, denken wir, es könnte funktionieren, dort Eisennanopartikel zu injizieren, und die kleineren Tumorsamen könnten möglicherweise von unserem Immunsystem versorgt werden", sagt Daldrup. Link sagte.

Die Tatsache, dass die Nanopartikel bereits FDA-zugelassen sind, beschleunigt die Fähigkeit, diese Anwendungen beim Menschen zu testen, fügte sie hinzu.

Die neuen Erkenntnisse werden auch Krebsforschern helfen, genauere Bewertungen von Nanopartikel-Wirkstoff-Kombinationen durchzuführen, sagte Daldrup-Link. "In vielen Studien betrachten Forscher Nanopartikel nur als Drogenträger", sagte sie. "Aber sie haben vielleicht intrinsische Effekte verborgen, die wir nicht schätzen werden, wenn wir nicht die Nanopartikel selbst betrachten."

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