Uusi menetelmä parantaa biomimeettisten nanovektoreiden kykyä kohdentua kasvaimeen

Itä-Suomen yliopistossa kehitettiin syöpähoidossa käytettävien nanokuljettimien uusi pinnoitusmenetelmä, joka tehostaa hoidon kohdentumista kasvaimeen. Tutkimus tehtiin yhteistyössä kiinalaisen Anhuin lääketieteellisen yliopiston kanssa.

Sytostaattien kohdentuminen ensisijaisesti kasvaimeen on tehokkaan kemoterapian edellytys, parantaen hoidon lopputulosta ja vähentäen haittavaikutuksia. Sytostaattien kohdentamiseen käytettävien nanokuljettimien pinnoittamisessa yleisesti käytettävät synteettiset kohdistusligandit eivät kuitenkaan toimi optimaalisesti.

Nanokuljettimien pinnoittaminen solukalvolla on uusi tapa parantaa niiden kohdentumista. Solukalvopinnoitetut nanokuljettimet pystyvät välttämään kehon immuunipuolustusjärjestelmän pitkän aikaa, jolloin kuljettimet pysyvät verenkierrossa pidempään ja ehtivät näin paremmin kerääntymään kasvaimeen. Lisäksi periaatteen ”samanlainen tunnistaa samanlaisen” mukaisesti kasvain tunnistaa kyseisen syöpäsolun kalvoilla päällystetyt kuljettimet, mikä parantaa kohdentumista entisestään. Nykyisten pinnoitusmenetelmien haasteena kuitenkin on, että solukalvopinnoitus jää hyvin vajavaiseksi vähentäen kuljettimien toiminnallisuutta. Tämän taustalla olevia syitä ei tunneta, mikä vaikeuttaa pinnoitustekniikan jatkokehitystä.

Nature Communications -tiedelehdessä julkaistu uusi tutkimus esittelee yksinkertaisen menetelmän kyseisen päällystystekniikan parantamiseksi. Menetelmässä hyödynnetään fosfolipidejä, jotka lisäävät solukalvon juoksevuutta edesauttaen pinnoitusprosessin aikana erillään olevien solukalvojen yhteenliittymistä. Ratkaisu löytyi mallintamalla pinnoitusprosessin vaiheet yksityiskohtaisesti ja verifioimalla simulaatiot kokeellisilla tuloksilla.

– Laskennalliset simulaatiot osoittavat solukalvon juoksevuuden olevan kriittinen tekijä solukalvopinnoitteen laadun parantamiseksi, sanoo julkaisun ensimmäinen kirjoittaja Lizhi Liu Itä-Suomen yliopistosta.

– Fosfolipideillä paranneltu solukalvopinnoite paransi nanokuljettimien kertymistä kasvainkudokseen, mikä johtui immuunijärjestelmän nanokuljettimien heikosta tunnistamisesta sekä spesifisestä kohdentumisesta kyseiseen kasvaintyyppiin, sanoo tutkija Wujun Xu Itä-Suomen yliopistosta.

– Olemme varmentaneet tämän hybridipinnoitusmenetelmän yleispätevyyden useilla erityyppisillä nanokuljettimilla, kuten mesohuokoisilla piidioksidi-, kulta- ja polymeerinanopartikkeleilla. Syvällinen ymmärrys pinnoitusmekanismista, ja nyt tekemämme havainto kalvon jouksevuuden merkityksestä edesauttavat entistä parempien biomimeettisten nanovektoreiden kehitystyötä kohdennetun syöpälääkinnän tarpeisiin, toteaa professori Vesa-Pekka Lehto Itä-Suomen yliopistosta.

Lisätietoja:

Väitöskirjatutkija Lizhi Liu, p. +358 50 471 1739, lizhi.liu@uef.fi

Yliopistotutkija Wujun Xu, p. +358 40 355 2348, wujun.xu@uef.fi

Professori Vesa-Pekka Lehto, p. +358 40 355 2470, vesa-pekka.lehto@uef.fi

Tutkimusartikkeli:

Liu L., Pan D., Chen S., Martikainen M.V., Kårlund A., Ke. J., Pulkkinen H., Ruhanen H., Roponen, M., Käkelä R., Xu W.*, Wang J.*, and Lehto V.P*. Systematic design of cell membrane coating to improve tumor targeting of nanoparticles. Nature Communications, 13, 6181 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-33889-3

Kuvassa: Kaavio hybridipinnoitusmenetelmän kehittämisestä osittaisen pinnoitteen korjaamiseksi. Kuva: Lizhi Liu.