Derzeit gibt es keine wirksame Behandlung für Glioblastoma multiforme (GBM), die häufigste und bösartigste Art von Hirntumor. Einige Antitumormittel mit niedrigem Molekulargewicht dringen in die Lücken zwischen den Endothelzellen in der BBTB (Blut-Hirn-Tumor-Schranke) ein, einer charakteristischen Blutgefäßstruktur, die durch den teilweisen Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke entsteht. Sie werden jedoch schnell aus den Nieren ausgeschieden, was zu einer geringen GBM-Akkumulation führt.
Darüber hinaus verursacht ihre unspezifische Verteilung in gesundem Gewebe oft schwere Nebenwirkungen wie Myelosuppression und Immunsuppression. Es ist bekannt, dass 30–100 nm große Nanomedikamente eine schnelle renale Ausscheidung verhindern und die Effizienz der Medikamentenakkumulation in einigen Tumormodellen erhöhen. Das GBM-Akkumulationsniveau solcher Nanomedikamente bleibt jedoch begrenzt, vermutlich aufgrund der relativ geringen Durchlässigkeit der Blutgefäße im BBTB.
Nun hat das Innovation Center of NanoMedicine (iCONM) zusammen mit der Graduate School of Engineering der Universität Tokio bekannt gegeben, dass eine Gruppe unter der Leitung von Prof. Kanjiro Miyata, Gastwissenschaftler des iCONM (Professor am Department of Materials Engineering der Universität Tokio), mithilfe eines Nanolineals, einem biokompatiblen Polymer, das zur Messung von Lücken im Körper verwendet wird, herausgefunden hat, dass der Schwellenwert für die Gewebedurchlässigkeit von Hirntumoren im Bereich von 10 bis 30 nm liegt.
Insbesondere wenn die Größe des Nanolineals auf 10 nm eingestellt wird, wird eine beispiellos hohe Hirntumorakkumulation erreicht. Die erzielten Ergebnisse haben wichtige Hinweise für die Entwicklung zukünftiger Nanomedizin für Hirntumore geliefert.
Miyata und sein Team untersuchten die größenabhängige Zielgenauigkeit von GBM mithilfe eines in der Größe anpassbaren Tarnpolymers, das als „polymeres Nanolineal“ bezeichnet wird, und gemeldet die Ergebnisse in der Zeitschrift Biokonjugatchemie.
Kleine gPEGs wiesen eine effiziente Akkumulation in Gehirntumoren auf, wobei 10 nm gPEGs die höchste Akkumulationsrate erreichten (19-mal höher als in der normalen Gehirnregion und 4,2-mal höher als 30 nm gPEGs). Grund dafür ist vermutlich die optimale Größe in Verbindung mit einer verbesserten BBTB-Durchlässigkeit und verlängerten Blutzirkulation.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie den Größeneffekt der Nanomedizin auf das passive GBM-Targeting mit größenabstimmbaren Polyethylenglykol-gepfropften Copolymeren (gPEGs) als polymeren Nanolinealen (im Bereich von 8,5 bis 30 nm) untersucht hat.
Miyata wird in zukünftigen Arbeiten über die Arzneimittelkonjugation und -optimierung für die verbesserte GBM-zielgerichtete Arzneimittelverabreichung berichten. Insgesamt liefert diese Studie ein nützliches molekulares Design zur Entwicklung GBM-zielgerichteter Nanomedikamente für Chemotherapie, Strahlentherapie, photodynamische/thermische Therapie und Diagnostik.
Mehr Informationen:
Yukine Ishibashi et al., Größenabhängiges Glioblastom-Targeting durch polymere Nanolineale mit verlängerter Blutzirkulation, Biokonjugatchemie (2024). DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.4c00235
Zur Verfügung gestellt vom Innovation Center of NanoMedicine