Ett unikt protein som utformats av forskare vid Cedars-Sinai Cancer kan passera den skyddande blod-hjärnbarriären på ett säkert sätt och leverera terapi direkt till cancertumörceller, visar en preklinisk studie. Resultaten, som kan hjälpa kliniker att rikta in sig på hjärntumörer som tidigare inte kunnat nås med kemoterapi, har publicerats i tidskriften Nature Nanotechnology.
”En av de mest utmanande tumörerna att behandla är cancer som har spridit sig till hjärnan”, säger Lali Medina-Kauwe, Ph.D., biträdande chef för grundforskning vid Cedars-Sinai Cancer, professor i biomedicinsk vetenskap och huvudförfattare till studien. ”Våra resultat visar att vårt tumörinvaderande protein kan leverera en potent behandling direkt till dessa tumörer. Det är som en smart bomb mot cancer.”
En utmaning när det gäller att leverera cellgifter till hjärntumörer har varit blod-hjärnbarriären, som hindrar skadliga partiklar från att färdas från blodomloppet till hjärnan men som också blockerar terapeutiska medel. Medina-Kauwe och hennes team fann att ett protein som kallas HER3 finns i blod-hjärnbarriären och att det hjälper deras tumörinvaderande protein att ta sig från blodomloppet till hjärnan.
Forskarna genomförde experiment med hjälp av ett unikt ”organchip” för blod-hjärnbarriären. I denna laboratorieanordning omvandlas små grupper av inducerade pluripotenta stamceller till blodkärlsceller och hjärnceller och placeras i fack i ett mönster som efterliknar det som händer i den mänskliga hjärnan.
När forskarna lät sitt protein flöda genom blodkärlsdelen av chipet såg de att det passerade över och ansamlades i hjärnsubstansen, säger Medina-Kauwe. Och när de blockerade HER3-proteiner i chippet gick inte tumörinvaderande proteiner över, vilket tyder på att HER3 hjälper dem att passera från blodomloppet till hjärnan.
”Dessa organchips för blod-hjärnbarriären är det näst bästa som finns jämfört med experiment på människor”, säger Clive Svendsen, Ph.D., verkställande direktör för Board of Governors Regenerative Medicine Institute vid Cedars-Sinai och en av medförfattarna till studien. ”De gör det möjligt för oss att skapa idealiska förutsättningar för att testa behandlingar som denna. Vi kan till och med använda patientens egna stamceller och skapa personliga organchips för att testa hur läkemedlet kan fungera för varje enskild person.”
HER3-proteinet finns också på ytan av många typer av cancerceller – särskilt i tumörer som har spridit sig från en annan del av kroppen till hjärnan. Forskarnas experiment på laboratoriemöss visade att tumörinvasiva proteiner riktade in sig direkt på dessa HER3-positiva tumörer och minskade deras tillväxt utan att ansamlas i andra organ.
”De flesta cancerläkemedel tränger in i såväl friska celler som cancerceller och orsakar stora biverkningar, men detta tumörinvaderande protein tränger selektivt in i tumörceller och skonar de friska cellerna”, säger studiens medförfattare Ravinder Abrol, Ph.D., docent i kemi och biokemi vid California State University, Northridge (CSUN), och medlem av Cancer Biology Program vid Cedars-Sinai.
”Vår förmåga att aktivt rikta in oss på tumörceller är ett stort steg mot cancerbehandlingar med minskad toxicitet och förbättrad säkerhetsprofil.”
När proteinet väl har kommit in i tumörcellerna har det en unik egenskap som gör att det kan undvika deras försvar.
”De flesta celler, inklusive tumörceller, kapslar in invaderande partiklar i en bubbla som gör att cellen kan smälta dem på ett ofarligt sätt”, säger Medina-Kauwe. ”Vårt tumörinvaderande protein innehåller en kugghjulsliknande struktur som förhindrar matsmältning. När vårt protein kommer in i tumörcellens unika miljö öppnar det detta snurrande hjul och bryter sig ut ur bubblan. När vi kombinerar proteinet med kemoterapi kan det ge ett dödligt slag.”
Medina-Kauwe säger att resultaten är lovande och ett steg mot att utveckla terapier som kan behandla avancerade tumörer som för närvarande inte har några andra kliniska alternativ.
”Vi ser att allt fler tumörtyper – inklusive bröst-, lung- och kolorektala tumörer, metastaserande melanom samt många primära hjärntumörer – är HER3-positiva”, säger Medina-Kauwe. ”Vi ser fram emot att genomföra ytterligare studier för att avgöra om vi kan utveckla behandlingar för dessa tumörtyper.”
För mer information: Felix Alonso-Valenteen et al, Systemic HER3 ligand-mimicking nanobioparticles enter the brain and reduce intracranial tumour growth, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01867-7