Deze gespecialiseerde gel kan de kankertherapie verbeteren
Onderzoekers ontwikkelen nu een nieuw hulpmiddel voor kankertherapie: een gespecialiseerde gel die combinatiegeneesmiddelen rechtstreeks naar de tumor kan afleveren.
Een belangrijk probleem waarmee kankeronderzoek wordt geconfronteerd, is hoe therapieën op de meest efficiënte manier kunnen worden toegediend, en hoe tumoren rechtstreeks kunnen worden aangepakt, invasiviteit tot een minimum kan worden beperkt en succes kan worden gemaximaliseerd.
Chemotherapie maakt gebruik van chemische middelen om kankercellen aan te vallen en te vernietigen - of in ieder geval te voorkomen dat ze zich vermenigvuldigen - en het is een van de meest voorkomende behandelingen voor kanker.
Onderzoekers erkennen dat chemotherapie in sommige gevallen effectiever zou kunnen werken als het naast immunotherapie wordt gegeven - een type behandeling gericht op het versterken van het eigen immuunsysteem van het lichaam, zodat het de natuurlijke barrières van een persoon tegen kanker kan versterken.
Nu hebben wetenschappers van de University of North Carolina School of Medicine in Chapel Hill en de North Carolina State University in Raleigh geëxperimenteerd met een nieuw injecteerbaar medium.
Senior auteur van de studie Zhen Gu en zijn collega's hebben een "bioresponsief steigersysteem" ontwikkeld - een polymeernetwerk, vergelijkbaar met een gel, dat bij injectie een combinatie van chemotherapie en immunotherapie rechtstreeks aan de kankertumoren afgeeft.
In de nieuwe studie testten Gu en team hun injecteerbare gelachtige medium op bepaalde soorten kankertumoren: B16F10-melanoom en 4T1-borstkanker. De onderzoekers zijn er echter van overtuigd dat het medium net zo goed kan worden gebruikt bij andere soorten kankertumoren.
De onderzoekers rapporteren de resultaten van hun studie - uitgevoerd op een muismodel - in het tijdschrift Science translationele geneeskunde.
Innovatief medium voor combinatietherapie
Het team ging uit van het uitgangspunt dat chemotherapie en immunotherapie in bepaalde gevallen beter samenwerken, vooral als de kankertumoren eerst worden blootgesteld aan chemotherapie en vervolgens aan immunotherapie.
Dit komt omdat, hoewel immunotherapie zeer effectief kan zijn om de reactie van het immuunsysteem te versterken, zodat het kankercellen begint aan te vallen, het immuunsysteem zich dan ook ten onrechte op gezonde cellen kan richten.
Eén type immunotherapie maakt bijvoorbeeld gebruik van geneesmiddelen die immuuncontrolepuntremmers worden genoemd en die 'bepaalde eiwitten blokkeren' die soms door kankercellen worden gebruikt als een 'schild' tegen de immuunrespons van het lichaam.
Wanneer die eiwitten worden geblokkeerd, kan het immuunsysteem opnieuw celdood veroorzaken, waardoor bepaalde kankercellen worden gedood.
Immuuncontrolepuntremmers leveren verbeterde resultaten op in combinatie met chemotherapie, dus ontwikkelden Gu en zijn team hun bioresponsieve scaffolding om een combinatie van chemotherapie en immunotherapie-medicijnen vast te houden en deze rechtstreeks naar primaire tumoren af te leveren.
Door zijn directheid zal deze aanpak efficiënter zijn en kan het helpen om de impact van de medicijnen op gezond weefsel elders in het lichaam te verminderen.
Een slimme therapeutische benadering
"We hebben een eenvoudige methode ontwikkeld", zegt Gu, "om chemotherapie te gebruiken terwijl we de biologie van de tumor en onze natuurlijke afweer tegen vreemde indringers benutten om de ontwikkeling van tumoren met beperkte bijwerkingen tegen te gaan."
Het medium smelt samen tot een gelachtige substantie zodra het in het lichaam wordt geïnjecteerd, waardoor de therapeutische middelen rechtstreeks naar de beoogde tumor worden afgeleverd.
"De truc is dat de gel snel in het lichaam kan worden gevormd zodra een biocompatibel polymeer en zijn crosslinker met elkaar zijn gemengd", legt co-hoofdonderzoeker Jinqiang Wang uit.
"We hebben ervoor gezorgd dat een van deze middelen kan worden gesplitst door reactieve zuurstofsoorten, of ROS - een natuurlijk chemisch bijproduct van celmetabolisme," voegt hij eraan toe.
Hoge ROS-niveaus zijn kenmerkend voor de meeste kankersoorten en het is bekend dat ze een belangrijke rol spelen bij tumorgroei en metastase.
Omdat ROS overvloedig aanwezig is in kankertumoren, zou het gelachtige medium - dat is ontworpen om uit elkaar te vallen wanneer het in contact komt met ROS - uiteenvallen, waardoor de therapeutische middelen hun werk kunnen doen.
Experimenten leveren veelbelovende resultaten op
Voordat het in tumoren werd geïnjecteerd, vulde het team de bioreactieve steiger met het chemotherapie-medicijn gemcitabine en anti-PD-L1-antilichaam, een immunotherapie-middel dat het checkpoint-eiwit PD-L1 blokkeert.
Dit eiwit is in staat om te voorkomen dat de immuunrespons de dood van kankercellen veroorzaakt. Wanneer de ROS bij kankertumoren wordt "ontmoet", begint de gel geleidelijk uit elkaar te vallen, waarbij eerst het chemotherapie-middel wordt vrijgegeven en vervolgens de immuuncontrolepuntremmer.
"De cytotoxische chemotherapie kan eerst enkele kankercellen doden en de gevoeligheid van de tumor voor ICB-therapie [immuuncontrolepuntblokkade] versterken, wat vervolgens de effectiviteit van de ICB-therapie stimuleert."
Bestudeer co-auteur Gianpietro Dotti
"Met degradatie van de gel", voegt hij eraan toe, "kan het ROS-niveau in de tumorplaats worden verlaagd, wat ook helpt bij het remmen van de tumorgroei."
Tot dusverre zijn de resultaten van het onderzoek veelbelovend. Bij injectie op de plaats van een primaire tumor, maakte de gel de micro-omgeving van de tumor kwetsbaarder voor de therapeutische middelen.
Bovendien, indien geïnjecteerd op de plaats waar een primaire tumor operatief was verwijderd, leek de met geneesmiddel beladen gel ook effectief te voorkomen dat de kanker terugkeerde.
"Wat het potentieel van deze aanpak betreft, moeten wetenschappers de biocompatibiliteit van het gebruik van de gel-scaffold voor klinisch voordeel verder onderzoeken", legt Gu uit, en voegt eraan toe: "Ondertussen zullen we zowel de doseringen van combinatiegeneesmiddelen als de behandelingsfrequenties optimaliseren."
