고용량 나노 입자

나노 입자는 암 조직을 표적 방식으로 전달할 수있는 유망한 방법을 제공하여 건강한 조직을 절약하면서 종양을 죽 이도록 도와줍니다. 그러나, 지금까지 개발 된 대부분의 나노 입자는 단지 하나 또는 두 개의 약물을 운반하는 것으로 제한된다.

MIT 화학자들은 이제 3 종 이상의 약물을 새로운 유형의 나노 입자로 포장하여 암에 대한 맞춤형 조합 요법을 설계 할 수 있음을 보여주었습니다. 생쥐 실험에서 연구자들은 입자가 3 가지 화학 요법 약물을 성공적으로 전달하고 종양을 축소시킬 수 있음을 보여 주었다.

미국 화학 학회지 9 월 14 일호에 실린 동일한 연구 에서 연구원들은 약물이 나노 입자에 의해 전달 될 때 반드시 전달 될 때와 동일한 DNA 손상 메커니즘에 의해 작용하는 것은 아니라고 밝혔다 그들의 전통적인 형태로.

Firmenich Career Development 화학과 부교수이자 논문의 선임 저자 인 Jeremiah Johnson은 대부분의 과학자들이 일반적으로 나노 입자 약물이 원래 약물과 동일한 방식으로 작용한다고 가정하기 때문에 중요하다. 약물의 나노 입자 버전이 여전히 암 세포를 죽이더라도, 조합 요법을 선택하고 새로운 약물의 규제 승인을 구할 때 근본적인 작용 메커니즘을 아는 것이 중요하다고 그는 말했다.

존슨은“사람들은 약물을 나노 입자에 넣을 때 나노 입자와 같은 약물이라는 점을 감안할 때이를 복용하는 경향이있다”고 말했다. “여기서 Mike Hemann과 공동으로, 우리는 Mike가 개발 한 RNA 간섭 분석법을 사용하여 약물이 세포에서 여전히 같은 표적을 공격하고 그것이 나노 입자가 아닌 경우에 할 수있는 모든 것을 수행하도록 세부적인 특성 분석을 수행했습니다. "

이 논문의 주요 저자는 전 MIT 포스트 독인 Jonathan Barnes입니다. 그리고 전 MIT 대학원생 인 Peter Bruno도 있습니다. 다른 저자로는 대학원생 Hung Nguyen과 Jenny Liu, 전 박사 후 Longyan Liao, 그리고 생물학 부교수이자 MIT의 Koch Integrative Cancer Research의 멤버 인 Michael Hemann이 있습니다.

정확한 제어

Johnson 's lab 이 2014 년에 처음 보고 한 새로운 나노 입자 생산 기술 은 약물을 캡슐화하거나 입자에 화학적으로 부착시키는 다른 방법과는 다릅니다. 대신, MIT 팀은 이미 약물 분자가 포함 된 빌딩 블록에서 입자를 만듭니다. 이들은 특정 구조로 빌딩 블록을 결합하고 각 약물의 양을 정확하게 제어 할 수 있습니다.

“우리는 작용기 (분자가 화학 반응에 참여할 수있게하는 원자 그룹)를 가지고있는 한 어떤 약이든 복용 할 수 있으며, 원하는 비율로 입자에 넣을 수 있습니다. 우리가 원하는 조건에서 정확하게 방출 할 수 있습니다.”라고 Johnson은 말합니다. “매우 모듈 식입니다.”

주요 장점은이 방법을 사용하여 일반적으로 전통적인 방법으로 캡슐화 할 수없는 약물을 전달할 수 있다는 것입니다.

연구진은 새로운 입자를 사용하여 화학 요법 약물이 일반적으로하는 것처럼 몸 전체에 주사로 전달 될 경우 독성이있는 농도로 3 가지 화학 요법 약물 (시스플라틴, 독소루비신 및 캄 프토 테신)을 전달했습니다. 이 치료를받은 생쥐에서 난소 종양이 줄어들었고 생쥐는 치료하지 않은 생쥐보다 훨씬 오래 생존했으며 부작용은 거의 없었습니다.

Todd Emrick은“이러한 새로운 디자이너 폴리머 나노 입자를 사용하여 복합 화학 요법을 수행하는 것은 화학 요 법학에 대한 흥미로운 새로운 접근법이며,이 폴리머 플랫폼은 특히 많은 양의 약물을 운반하고 조절 된 방식으로 약물을 전달할 수있는 능력을 약속합니다. 애 머스트 (Amherst) 매사추세츠 대학 (University of Massachusetts)의 고분자 과학 및 공학 교수.

예기치 않은 메커니즘

연구진은 Hemann의 실험실에서 개발 한 방법을 사용하여 나노 입자 약물이 세포에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 이 기술은 종종 암 약물에 의해 유발되는 프로그램 된 세포 사멸에 관여하는 8 개의 유전자에 대한 암 약물의 효과를 측정합니다. 이를 통해 과학자들은 어떤 유전자 클러스터에 영향을 미치는지에 따라 약물을 분류 할 수 있습니다.

존슨은“DNA를 손상시키는 약물은 DNA 손상 유도 제로 클러스터링되고, 토포 이소 머라 제를 억제하는 약물은 다른 지역에 모여있다”고 말했다. “메카니즘을 모르는 약물이있는 경우이 검사를 수행하여 약물이 다른 약물과 클러스터링되어 있는지 확인할 수 있습니다. 이를 통해 미지의 약물이 무엇을하고 있는지에 대한 가설을 세울 수 있습니다.”

연구진은 나노 입자 전달 캄 프토 테신 및 독소루비신이 예상대로 작동한다는 것을 발견했다. 그러나 시스플라틴은 그렇지 않았다. 시스플라틴은 일반적으로 인접한 DNA 가닥을 연결하여 세포를 복구하는 것이 거의 불가능한 손상을 일으켜 작용합니다. 나노 입자 형태로 전달 될 때, 연구원들은 시스플라틴이 옥살리플라틴으로 알려진 다른 백금 기반 약물과 더 유사하게 작용한다는 것을 발견했습니다. 이 약물은 또한 세포를 죽이지 만 다른 메커니즘으로 DNA에 결합하지만 다른 패턴의 DNA 손상을 유발합니다.

연구원들은 카르 복실 레이트로 알려진 그룹을 시작시키는 반응을 통해 시스플라틴이 나노 입자로부터 방출 된 후, 카르 복실 레이트 그룹은 약물이 옥살리플라틴처럼 작용하게하는 방식으로 재 부착한다고 가정합니다. 다른 많은 연구자들도 시스플라틴을 나노 입자에 같은 방식으로 부착 시키므로 Johnson은 이것이 더 광범위한 문제 일 수 있다고 생각합니다.

그의 실험실은 현재 일반 시스플라틴과 동일한 메커니즘에 따라 작동하는 시스플라틴 나노 입자의 새로운 버전을 연구하고 있습니다. 연구팀은 또한 췌장암 및 다른 유형의 암에 대해 테스트하기 위해 약물의 다른 조합으로 나노 입자를 개발하고 있습니다.