Forskare har skapat en ny typ av nanopartikel som kan göra ultraljudsbaserade cancerbehandlingar effektivare och säkrare, samtidigt som den hjälper till att förhindra att tumörer kommer tillbaka.
Studien, som publicerades i tidskriften Nano Letters, undersöker ett sätt att göra högintensivt fokuserat ultraljud mindre skadligt för frisk vävnad.
Oregon Health & Science University var det första sjukhuset i Oregon som erbjöd prostatacancerbehandling med hjälp av en robotassisterad högintensiv fokuserad ultraljudsenhet. Forskare vid OHSU Knight Cancer Institute’s Cancer Early Detection Advanced Research Center (CEDAR) ville förbättra en kategori av fokuserad ultraljud som kallas mekanisk tumöravlägsning.
Denna teknik använder energi för att förstöra solida tumörer utan kirurgi. Att använda fokuserad ultraljud för att behandla solida tumörer har dock två stora utmaningar: det kräver vanligtvis mycket energi, vilket kan skapa värme och skada frisk vävnad, och även om tumören bryts upp kan vissa cancerceller överleva och göra att cancern kommer tillbaka.
”I denna studie har vi utvecklat en liten partikel – ungefär tusen gånger mindre än bredden på ett papper – som hjälper till att behandla cancer mer effektivt”, säger Michael Henderson, B.A., studiens medförfattare.
”Dessa nanopartiklar är konstruerade med små bubblor på ytan. När de träffas av fokuserad ultraljud spricker bubblorna och frigör energi som hjälper till att förstöra tumörer mer precist”, säger han. ”Partiklarna är också belagda med en speciell molekyl som kallas peptid, som hjälper dem att fästa vid tumörer och tränga in i cancercellerna lättare.”
För att göra behandlingen ännu effektivare fäste forskarna också ett kraftfullt cellgiftläkemedel på peptiden på nanopartikelns yta. Li Xiang, Ph.D., postdoktor vid CEDAR och studiens andra medförfattare, beskriver denna metod som en ”dubbel attack”.
”Ultraljudet förstör tumören fysiskt, och läkemedlet hjälper till att eliminera eventuella kvarvarande cancerceller som kan orsaka att tumören återkommer”, säger hon.
I prekliniska modeller av melanom hos människor ledde denna kombination till en djupare tumörförstöring och en effektivare läkemedelstillförsel än någon av behandlingarna ensam.
”Våra nanopartiklar minskar den energi som behövs för ultraljudsbehandling med upp till 100 gånger”, säger Henderson. ”Detta gör att vi kan använda korta ultraljudspulser för att mekaniskt förstöra tumörer utan att överhetta omgivande vävnad.”
När den kombinerade behandlingen – ultraljud plus läkemedelsladdade nanopartiklar – testades på möss med humana melanomtumörer ledde den till betydligt bättre resultat än någon av behandlingarna ensam. I vissa fall försvann tumörerna helt och den totala överlevnaden förbättrades med mer än 60 dagar utan att några större biverkningar observerades.
Den nya plattformen kan så småningom användas för andra behandlingar, inklusive infektioner eller hjärt-kärlsjukdomar, där en kombination av mekanisk och läkemedelsbehandling kan vara till hjälp.
”Det som började 2018 som forskning om nanopartikelassisterad tumöravlägsning har utvecklats till en multifunktionell plattform som möjliggörs genom enkel blandning – vi är nu glada över att kunna introducera detta inom immunterapi”, säger Adem Yildirim, Ph.D., studiens seniorförfattare och biträdande professor i onkologi vid OHSU School of Medicine och OHSU Knight Cancer Institute. ”Genom att kombinera fokuserad ultraljud med smart läkemedelstillförsel ser vi en lovande ny väg att bekämpa cancer mer effektivt och minska risken för återfall.”
Henderson säger att framtida kombinerade behandlingar, i detta fall ultraljud och immunterapi, kan bidra till att uppnå bättre resultat än vad varje behandling ger var för sig.
Li Xiang, Ph.D., postdoktorand vid OHSU Knight Cancer Institute, och Michael Henderson, B.A., doktorand i biomedicinsk teknik, ingår i ett team som har utvecklat en ny nanopartikel som gör cancerbehandling säkrare och effektivare. Källa: OHSU / Christine Torres Hicks
Djup bakgrund vid OHSU
Henderson är i början av sin karriär, men han har en ovanligt djup bakgrund vid OHSU.
Henderson föddes på OHSU-sjukhuset 1998 och växte upp hos en läkare som utbildats vid OHSU. Han är nu doktorand i biomedicinsk teknik och medlem i CEDAR.
Det blev några avstickare längs vägen för en kandidatexamen vid Carroll College i Montana och en period under handledning av Gaurav Sahay, Ph.D., vid OHSU/Oregon State University College of Pharmacy, men nu är han tillbaka ”hemma” vid OHSU igen.
Henderson strävar efter att bli en läkare och forskare som kan omsätta sin forskning i praktiken för patienterna och arbetar för närvarande under ledning av Stuart Ibsen, Ph.D., och Yildirim vid OHSU. Hans arbete fokuserar på att utveckla metoder för att förbättra effektiviteten av immunterapier och berika vätskebiopsi med hjälp av icke-invasiva responsiva nanomaterial och proteinblockerare.
Den nya publikationen är en viktig tidig milstolpe.
”Även om detta arbete fortfarande är i ett tidigt skede lägger det grunden för en ny typ av nanopartikelbaserad terapi som kan förbättra vår behandling av svårbehandlade tumörer”, säger han.
Förutom Henderson, Xiang och Yildirim är Samuel Drennan, B.A., Sinan Sabuncu, Ph.D., och Jared Fischer, Ph.D., medförfattare till studien från OHSU.
Mer information: Li Xiang et al, Peptide Amphiphile–Nanoparticle Assemblies for Mechano-Chemo Combination Therapy, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c01112
