Untersuchungen zeigen, dass gentechnisch veränderte Vesikel Krebszellen besser angreifen

Zwei unglückliche Tatsachen über die Chemotherapie: Sie kann sowohl gesunde als auch krebsartige Zellen schädigen, und viele therapeutische Ziele verbleiben in Krebszellen, wodurch sie schwerer zu erreichen sind.

Biomedizinische Ingenieure der Binghamton University forschen unter anderem an der Verwendung von aus Zellen gewonnenen Nanovesikeln, um therapeutische Wirkstoffe mit höherer Genauigkeit und Effizienz in das Innere von Krebszellen zu transportieren. Die kleinen Beutel mit Proteinen, Lipiden und RNA, die Zellen als Methode der interzellulären Kommunikation absondern, könnten für den Transport von Medikamenten modifiziert werden.

„Diese Nanoträger haben einige hervorragende Eigenschaften“, sagte Yuan Wan, Assistenzprofessor am Department of Biomedical Engineering des Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science. „Zum Beispiel können sie aus menschlichen Zellstämmen gewonnen werden, sodass die Immunantwort sehr gering ist. Das ermöglicht eine optimale Biokompatibilität, sodass sie der Immunabwehr entgehen und eine längere Bluthalbwertszeit haben. Die Zeit für die Zirkulation im Körper beträgt vielleicht 45 Sekunden, sodass die mit Medikamenten beladenen Nanovesikel viele Male sicher zu den Tumoren wandern können und die Medikamente im Vergleich zu Medikamenten, die frei in den Körper eingeführt werden, eine größere Chance haben, von Krebszellen aufgenommen zu werden.“

„Große Mengen eingekapselter Medikamente können durch die Lipidmembranen der Nanovesikel gut geschützt und zurückgehalten werden. Sobald Krebszellen diese Nanovesikel aufnehmen, töten hohe Medikamentenkonzentrationen in der Mikroumgebung des Tumors Krebszellen effektiv ab. Im Vergleich dazu können freie Medikamente schnell diffundieren und werden dann aus dem Körper entfernt. Nur eine sehr geringe Menge an Medikamenten erreicht die Tumore, was die Wirksamkeit der Behandlung sehr gering macht. Sie können die Dosis erhöhen, aber eine höhere Dosis führt auch zu einer hohen systematischen Toxizität.“

In ihrer neuen Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationexperimentierte das Binghamton-Team mit Targeting-Einheiten und manipulierten viralen Fusogenen, bei denen es sich um Proteine ​​handelt, die das Targeting von Krebs und die Fusion von Zellmembranen erleichtern.

Durch die Identifizierung überexprimierter oder krebsspezifischer Antigene, die in bösartigen Zellen vorkommen, und die Verwendung von Targeting-Einheiten und mit Fusogen ausgestatteten Nanovesikeln werden verkapselte Medikamente in Krebszellen injiziert, während gesunde Zellen in Ruhe gelassen werden.

„Menschen verwenden häufig Nanoträger, die als polymerdekorierte Liposomen bekannt sind, und sie sind bereits von der FDA zugelassen“, sagte Wan. „Aber sie sind nicht perfekt, weil sie keine krebsgerichtete Wirkung haben und möglicherweise sehr schwerwiegende Probleme mit der Immunogenität haben.“ [triggering a response by the immune system].“

Im Jahr 2021 führte Wan eine Forschung durch, um aus Plasma gewonnene extrazelluläre Vesikel zu testen, um zu diagnostizieren, ob einzelne Lungenknötchen in der menschlichen Lunge gutartig oder bösartig sind. Andere Methoden zur Bestimmung einer Malignität dauern entweder zu lange oder sind invasiver.

Durch die Nutzung dieses Wissens macht sich diese aktuelle, aber separate Forschung Nanovesikel zunutze, damit sie für uns wirken und spezifisch in ihrer Wirkung sind. Im Idealfall könnten Ärzte diese Targeting-Einheiten und mit Fusogen ausgestatteten Nanovesikel für den Einsatz bei der sichereren Impfstoffabgabe und Gentechnik vorbereiten.

Was als nächstes kommt, sagte Wan: „Wir müssen ihre Behandlungswirksamkeit in großen Tiermodellen zeigen und zeigen, dass wir keine große Menge dieser Vesikel benötigen, weil wir über die Membranfusionsfunktion verfügen. Wenn Sie die Anzahl der benötigten Vesikel und Medikamente verringern, senken Sie die Behandlungskosten und die Nebenwirkungen.“