Ein Forscherteam, dem auch Mitglieder der University of Connecticut angehören, hat eine auf Nanopartikeln basierende Behandlung entwickelt, die auf mehrere Übeltäter des Glioblastoms, einer besonders aggressiven und tödlichen Form von Hirntumor, abzielt.
Die Ergebnisse, eine Zusammenarbeit zwischen UConn und der Yale University, wurden heute in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
Die neue Behandlung verwendet bioadhäsive Nanopartikel, die an der Stelle des Tumors haften und dann die synthetisierten Peptidnukleinsäuren, die sie tragen, langsam freisetzen. Diese Peptid-Nukleinsäuren zielen auf bestimmte microRNAs ab – das sind kurze RNA-Stränge, die bei der Genexpression eine Rolle spielen. Sie richten sich insbesondere gegen eine Art von überexprimierter microRNA, die als „OncomiRs“ bekannt ist und zur Vermehrung von Krebszellen und zum Wachstum des Tumors führt. Wenn die Peptid-Nukleinsäuren an die OncomiRs binden, beenden sie ihre tumorfördernde Aktivität.
Die Labore der Professoren Raman Bahal von der UConn School of Pharmacy und Mark Saltzman von Yale arbeiteten an dem Behandlungssystem zusammen. Im Gegensatz zu ähnlichen Bemühungen, die jeweils nur auf einen oncomiR abzielen, zielt diese Behandlung auf zwei ab, wodurch ihre Wirkung auf Krebszellen stärker wird. Die Testmäuse, die die Behandlung erhielten, lebten signifikant länger als die Kontrollmäuse.
„Es kann beide Ziele gleichzeitig niederschlagen, was sich als bemerkenswert stärkeres Ergebnis herausstellt, wie wir bei den erhöhten Überlebensergebnissen gesehen haben“, sagt Saltzman, Professor für Biomedizintechnik, Chemie- und Umwelttechnik und Physiologie. „Diese Ergebnisse sind die besten, die ich je bei dieser Art von aggressivem Hirntumor gesehen habe.“
Eine Herausforderung bei der Entwicklung der Behandlung bestand darin, die als AntimiRs bekannten Antikrebsmittel so zu gestalten, dass zwei verschiedene in ein einziges Nanopartikel passen.
„Wir haben all diese Verbindungen synthetisiert und kamen auf die Idee, dass man nicht jeweils auf einen oncomiR abzielen muss“, sagt Bahal, außerordentlicher Professor für Pharmazie. „Jetzt können wir über mehrere oncomiR-Ziele nachdenken.“
Für diese Arbeit zielten die Forscher auf die als miR-10b und miR-21 bekannten OncomiRs ab, die beide beim Glioblastom sehr häufig vorkommen. Zukünftige Behandlungen können jedoch leicht auf bestimmte Patienten zugeschnitten werden. Wenn zum Beispiel eine Biopsie des Tumors eines Patienten ein Profil ergibt, das die Proliferation verschiedener OncomiRs zeigt, könnte die Behandlung entsprechend geändert werden.
Saltzman nennt die Behandlung „eine Verbindung zweier Technologien“.
„Eine davon ist die bioadhäsive Nanopartikel-Technologie, die wir früher entwickelt hatten, und die Verbindung mit dieser Peptid-Nukleinsäure-Technologie, die Raman perfektioniert hat“, sagt er.
Da die Behandlung an der Tumorstelle lokalisiert ist, stellte Bahal fest, dass sowohl die synthetisierten Nukleinsäuren als auch die Nanopartikel, die sie an die Tumorstelle bringen, nicht toxisch sind. Entscheidend für den Behandlungserfolg ist auch, dass die Partikel und der freigesetzte Wirkstoff etwa 40 Tage am Ort des Tumors verbleiben. Herkömmliche ortsspezifische Behandlungen neigen dazu, ziemlich schnell weggespült zu werden.
„Das sind hochbindende Moleküle, die skalierbar und gleichzeitig wirksam sind“, sagt Bahal. „Es ist zielgerichtet und bleibt dort. Traditionelle Moleküle hatten viele Herausforderungen in Bezug auf Toxizität.“
Idealerweise würde das Abgabesystem als Teil eines größeren Behandlungsschemas angewendet werden.
„Wir haben es als Ergänzung zu dem entwickelt, was Ärzte bereits tun“, sagt Saltzman. „Sie würden eine Operation durchführen, dann unsere Nanopartikel infundieren und dann Chemotherapie und/oder Bestrahlung auf die Weise geben, wie sie es normalerweise tun Sensibilisierung der Zellen für die Chemotherapie und die Strahlentherapie.“
Zu den anderen Autoren der Studie gehören Shipra Malik, eine ehemalige Doktorandin in Bahals Labor; und Vijender Singh, stellvertretender Direktor des Computational Biology Core an der UConn.
„Diese Studie eröffnet neue Wege für RNA-gerichtete Technologie bei der Entwicklung personalisierter Therapien für Hirntumoren“, sagt Malik.
Mehr Informationen:
Yazhe Wang et al., Anti-Seed-PNAs, die auf mehrere OncomiRs für die Hirntumortherapie abzielen, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.abq7459