Die Forscher am Sylvester Comprehensive Cancer Center der University of Miami Miller School of Medicine haben einen Nanopartikel entwickelt, der die Blut-Hirn-Schranke durchdringen kann. Ihr Ziel ist es, primäre Brustkrebs-Tumoren und Hirnmetastasen in einer Behandlung zu bekämpfen, und ihre Forschungsergebnisse zeigen, dass die Methode Brust- und Hirntumoren in Laborstudien verkleinern kann.
ÜBERSICHT
Die Herausforderung der Blut-Hirn-Schranke
Hirnmetastasen, wie diese sekundären Tumoren genannt werden, entstehen in der Regel aus soliden Tumoren wie Brust-, Lungen- und Dickdarmkrebs und sind oft mit einer schlechten Prognose verbunden. Wenn Krebs das Gehirn erreicht, kann die Behandlung schwierig sein, unter anderem aufgrund der Blut-Hirn-Schranke, einer nahezu undurchdringlichen Membran, die das Gehirn vom Rest des Körpers trennt.
Der innovative Nanopartikel
Der Nanopartikel des Sylvester-Teams könnte eines Tages zur Behandlung von Metastasen eingesetzt werden und gleichzeitig den primären Tumor bekämpfen, so Shanta Dhar, Ph.D., außerordentliche Professorin für Biochemie und Molekularbiologie und stellvertretende Direktorin für Technologie und Innovation am Sylvester, die die Studie leitete. Sie ist die Hauptautorin einer am 6. Mai in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie.
Die Wirkungsweise des Nanopartikels
Durch die Beladung des Partikels mit zwei Prodrugs, die auf Mitochondrien abzielen, das Energieproduktionszentrum der Zelle, zeigten die Forscher, dass ihre Methode Brust- und Hirntumoren in präklinischen Studien verkleinern konnte.
„Ich sage immer, dass die Nanomedizin die Zukunft ist, aber natürlich sind wir bereits in dieser Zukunft“, sagte Dhar und verwies auf kommerziell erhältliche COVID-19-Impfstoffe, die Nanopartikel in ihrer Formulierung verwenden. „Die Nanomedizin ist definitiv auch die Zukunft der Krebstherapeutika.“
Die Kombination von Polymer und Medikamenten
Die neue Methode verwendet einen Nanopartikel aus einem biologisch abbaubaren Polymer, das zuvor von Dhars Team entwickelt wurde, zusammen mit zwei ebenfalls in ihrem Labor entwickelten Medikamenten, die auf die Energiequellen von Krebs abzielen. Da Krebszellen oft eine andere Form des Stoffwechsels haben als gesunde Zellen, kann das Hemmen ihres Stoffwechsels eine effektive Möglichkeit sein, Tumoren zu bekämpfen, ohne andere Gewebe zu schädigen.
Die Zukunft der Behandlung von Hirnmetastasen
Das Team möchte als nächstes ihre Methode im Labor testen, um menschliche Hirnmetastasen genauer nachzubilden, möglicherweise sogar unter Verwendung von vom Patienten abgeleiteten Krebszellen. Sie möchten auch das Medikament in Labormodellen von Glioblastomen, einem besonders aggressiven Hirntumor, testen.
„Mich interessiert wirklich die Polymerchemie und ihre Anwendung im medizinischen Bereich…. Es ist großartig zu sehen, wie sie in der Krebstherapie eingesetzt wird.
So Akash Ashokan, ein Doktorand der University of Miami, der in Dhars Labor arbeitet und zusammen mit der Doktorandin Shrita Sarkar Erstautor der Studie ist.
FAQ
Was haben Forscher an der University of Miami entwickelt?
Die Forscher am Sylvester Comprehensive Cancer Center der University of Miami Miller School of Medicine haben einen innovativen Nanopartikel entwickelt, der in der Lage ist, die Blut-Hirn-Schranke zu durchdringen. Dieser Nanopartikel soll dazu dienen, sowohl primäre Brustkrebstumoren als auch Hirnmetastasen in einer einzigen Behandlung zu bekämpfen.
Warum ist die Blut-Hirn-Schranke eine Herausforderung bei der Behandlung von Hirnmetastasen?
Die Blut-Hirn-Schranke ist eine nahezu undurchdringliche Membran, die das Gehirn vom Rest des Körpers trennt. Wenn Krebszellen das Gehirn erreichen und Metastasen bilden, wird es schwierig, diese Tumoren zu behandeln. Die Blut-Hirn-Schranke erschwert den Zugang von Medikamenten zu den Tumoren und kann somit die Wirksamkeit der Behandlung beeinträchtigen.
Wie funktioniert der Nanopartikel?
Der Nanopartikel wurde mit zwei Prodrugs beladen, die auf Mitochondrien abzielen, das Energieproduktionszentrum der Zellen. Durch diese gezielte Beladung konnte gezeigt werden, dass der Nanopartikel in präklinischen Studien Brust- und Hirntumoren verkleinern kann. Die Hemmung des Stoffwechsels der Krebszellen erwies sich als effektive Methode, um die Tumoren zu bekämpfen, ohne gesundes Gewebe zu schädigen.
Welche Vorteile bietet die Verwendung von Nanopartikeln in der Krebstherapie?
Die Verwendung von Nanopartikeln in der Krebstherapie bietet mehrere Vorteile. Erstens können Nanopartikel Medikamente gezielt zu den Tumoren transportieren, indem sie die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Zweitens ermöglichen sie eine präzise Dosierung der Medikamente und reduzieren somit mögliche Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe. Drittens können Nanopartikel die Wirksamkeit der Medikamente verbessern, indem sie die Freisetzung und Aufnahme der Wirkstoffe in den Tumorzellen optimieren.
Wie sieht die Zukunft dieser innovativen Behandlungsmethode aus?
Das Team der University of Miami plant, ihre Methode weiter zu erforschen und im Labor menschliche Hirnmetastasen genauer nachzubilden. Sie möchten auch das Medikament in Labormodellen von Glioblastomen, einem besonders aggressiven Hirntumor, testen. Die Ergebnisse dieser weiteren Untersuchungen könnten dazu beitragen, die Wirksamkeit und Sicherheit dieser Methode in klinischen Studien zu bestätigen und somit den Weg für eine zukünftige Anwendung bei Patienten zu ebnen.
Fazit
Die Entwicklung des innovativen Nanopartikels, das die Blut-Hirn-Schranke durchdringen kann, eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Brustkrebs und Hirnmetastasen. Die Methode hat das Potenzial, die Effektivität der Krebstherapie zu verbessern und gleichzeitig die Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe zu minimieren. Weitere Forschung ist jedoch erforderlich, um die Wirksamkeit und Sicherheit dieser Methode in klinischen Studien zu bestätigen. Die Zukunft der Behandlung von Hirnmetastasen sieht vielversprechend aus, dank der Fortschritte in der Nanomedizin.
Quellen und weiterführende Informationen
- University of Miami Miller School of Medicine
- Ashokan, A., et al. (2024). Simultaneous targeting of peripheral and brain tumors with a therapeutic nanoparticle to disrupt metabolic adaptability at both sites. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2318119121.
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