化疗的更好的候选者化疗的更好的候选者适者生存适者生存遭受打击

数十年来,化疗一直是癌症治疗的支柱,但它对健康细胞的毒性、严重的副作用、以及对预期肿瘤的靶向性差是出了名的。

提高化疗疗效和耐受性的努力包括将药物包装成纳米颗粒,这样可以保护药物在体内的降解,控制其释放模式,并保护患者免受药物的某些副作用。

然而,迄今为止,纳米颗粒未能在靶部位显示出明显的聚集,即使它们是用表面蛋白设计来与特定组织结合,这主要是因为它们能被肝脏和脾脏迅速从血液中清除。

现在,一项新的技术选择(erythrocyte-leveraged化疗)开发的哈佛大学生物工程研究所和约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)旨在解决这些问题通过使用特洛伊木马,走私药物纳米粒子到癌肺组织安装到人体自身的红细胞,通常称为红细胞。当红细胞紧紧地挤压肺部微小的毛细血管时,这些纳米颗粒就会被切除,并被肺部细胞吸收,其效果是自由漂浮纳米颗粒的10倍,大大提高了肺癌转移小鼠的存活率。这项研究发表在《科学进展》杂志上。

威斯研究所和海洋研究所萨米尔·米特拉戈特里实验室的博士后赵宗民说:“30%到55%的晚期癌症患者有肺转移,因为肺有大量的毛细血管,而且目前还没有治疗肺转移的方法。”“ELeCt利用这些相同的血管来有效地输送抗肺转移的药物,并且具有强大的开发成临床治疗的潜力。”

为了创建ELeCt系统,赵和他的同事们将一种常见的癌症化疗药物阿霉素装入由一种叫做PLGA的生物可降解聚合物组成的微小纳米颗粒中。然后,他们将纳米颗粒与小鼠和人类红细胞一起孵育,发现纳米颗粒与红细胞表面高效结合,且不破坏红细胞,从而允许红细胞携带的药物剂量根据不同的需要剂量调节。

接下来,研究小组在体外对红细胞结合的纳米颗粒施加与肺相对应的剪切应力,模拟红细胞在挤压肺毛细血管时遇到的情况,观察到超过75%的纳米颗粒从小鼠和人类细胞上脱落。然后,他们将负载有ELeCt结构物的小鼠红细胞注射到已经转移到肺部的黑色素瘤小鼠的静脉中,并发现20分钟后,与接受了免费纳米颗粒的小鼠相比,小鼠肺部的药物含量显著提高了16倍。大量沉积的纳米颗粒深入到转移性肿瘤中,这表明这种给药方法比现有方法更精确和有效。

“最严重的人类阿霉素的副作用是毒性,并根据我们的实验,选出可以确保更多的药物最终在心脏,肺,而不是“co-first作者Anvay Ukidve,艺术与科学研究生院的学生在海洋Mitragotri的实验室。“这一进展可以显著降低接受这种药物的癌症患者的危险,并提高其对肺肿瘤的疗效。”

确认怀疑,团队监测小鼠的肺转移的程度与早期疾病是选举和那些提供免费的纳米颗粒,,发现转移几乎完全抑制所有的老鼠接受选举的23天,提高300倍的状态free-nanoparticle-injected老鼠。ELeCt也提高了32天的处理小鼠的存活率,而使用自由纳米颗粒的小鼠仅多存活了3天。当他们在患有晚期疾病的小鼠身上重复实验时,他们的存活率增加了9天,而自由纳米颗粒并没有产生存活率。

此外,所有接受了ELeCt的小鼠都保持了健康的体重,而接受了免费药物注射的小鼠体重显著下降,这表明,ELeCt也减轻了阿霉素的副作用。研究人员还证明,其他化疗药物也可以装入纳米颗粒并与红细胞结合,包括紫杉醇、多西他赛、甲氨蝶呤,以及5-氟尿嘧啶和甲氨蝶呤的组合。

通信作者Mitragotri说:“我们的ELeCt系统同时为困扰当前化疗的一系列问题提供了解决方案,包括毒副作用、高剂量、目标组织外显率低、体内快速清除以及纳米颗粒药物的过早释放。”他是Wyss研究所的核心成员,同时也是Hiller生物工程教授和Hansjorg Wyss海洋生物工程教授。

进一步的研究将试图梳理出这些纳米颗粒与红细胞的结合机制,从而调整清除它们所需的剪切量(从而调整药物的剂量)。该团队还计划确定理想的剂量计划,以最大限度地抑制转移,以及ELeCt治疗人类患者来源的肺转移的能力,这是将ELeCt平台转化为治疗癌症的临床工具的关键一步。

“这项技术在提高现有癌症化疗的疗效和降低其毒性方面,可能代表着一个巨大的进步。”的医学突破也是一个很好的例子可以利用的生物,在这种情况下细胞,输送系统,自然已经优化了数千年的进化,”唐纳德·因格贝尔Wyss学院创始董事说,他也是Judah Folkman血管生物学教授哈佛医学院波士顿儿童医院血管生物学项目,和海洋生物工程教授。

论文的其他作者包括高永胜和金杰勇,他们都是威斯研究所和海洋研究所的博士后研究员。

这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/11/better-delivery-system-for-sending-chemo-to-cancerous-lung-tissue/

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