Ljusaktiverat antitumörläkemedel kan inspirera till nya cancerbehandlingar med minimala biverkningar

by Albert
Konceptuell bild som visar hur rött ljus från en trådformad lysdiod utlöser frisättning av en anticancer-molekyl i en tumör. Kredit: RIKEN Center för forskning om dynamik i biosystem

RIKEN-kemister har demonstrerat ett guld-nanokluster-system som bär två komponenter av ett läkemedel i ett kontrollerat förhållande för maximal cancercellsdödande effekt. Det aktiva läkemedlet förblir säkert maskerat tills rött ljus utlöser dess frisättning, vilket minimerar indirekta skador på friska celler nära tumören. Studien är publicerad i Chemical Science.

Ett lovande sätt att behandla cancer är att använda ljus för att aktivera cancerläkemedel inuti tumörer i kroppen, säger Kenji Watanabe vid RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research. Detta bör minska de oönskade biverkningarna eftersom ljuset endast riktas mot tumören och inte mot friska celler i närheten.

Watanabe och hans medarbetare har arbetat med att utveckla potentiella cancerläkemedel som maskeras av kemiska grupper som kallas indoliziner. När indolizinerna utsätts för rött ljus i närvaro av en annan molekyl, en så kallad fotosensibilisator, bryts de ned och det aktiva läkemedlet frigörs.

När teamet först testade konceptet i celler visade det sig dock att de relativt låga koncentrationerna av indoliziner och fotosensibiliserare i varje cell gjorde det svårt att effektivt utlösa frisättningen av läkemedlet med hjälp av ljus.

”Vi sökte därför efter ett bärarsystem som kunde föra samman dessa två komponenter”, säger Watanabe. ”Det ledde oss till att utforska nanoclustrar av guld.”

Teamet planerade att använda särskilda kemiska kopplingsgrupper för att fästa indolizin- och fotosensibiliserarkomponenterna på guldnanoclustrarnas ytor.

De var dock tvungna att övervinna två utmaningar. Konventionella syntesmetoder genererar guldnanocluster med en okontrollerad blandning av de två kopplingsgrupperna över hela ytan, vilket gör att förhållandet mellan de två komponenterna som de bär på blir skevt. De innebär också relativt tuffa förhållanden som kan vara skadliga för en av de anslutande grupperna.

Teamet övervann båda utmaningarna genom att kombinera de två kemiska kopplingsgrupperna i en enda kemisk enhet och sedan utveckla en mild metod för att fästa den på ytan av guldnanoclustrar. ”Denna strategi gjorde det möjligt för oss att uppnå en jämn fördelning av båda kopplingsgrupperna på partikelytan”, säger Watanabe.

När det indolizinmaskade cancerläkemedlet och fotosensibiliseraren hade fästs visade de resulterande guldnanoklustrarna försumbar toxicitet för celler i mörker. ”Men vid bestrålning med rött ljus uppvisade nanoklustret en betydande toxicitet mot cancerceller”, säger Watanabe.

”Det här arbetet utgör en lovande grund för att utveckla nya cancerläkemedel”, tillägger han.

Teamet planerar att utöka guldnanoclustrarnas multifunktionella karaktär genom att lägga till målgrupper som selektivt binder till cancerceller och därigenom ökar upptaget av nanoclustrar i tumören samtidigt som upptaget och tillhörande biverkningar minimeras i friska celler.

Ytterligare information: Kenji Watanabe et al, Clickable bisreactive small gold nanoclusters for preparing multifunctionalized nanomaterials: application to photouncaging of an anticancer molecule, Chemical Science (2023). DOI: 10.1039/D3SC04365G

Related Articles

Leave a Comment