Forscher von POSTECH und der Kyungpook National University haben ein neuartiges inhalierbares therapeutisches Verabreichungssystem für Lungenkrebs entwickelt, das mukoadhäsive Protein-Nanopartikel nutzt, die von den adhäsiven Eigenschaften von Meeresmuscheln inspiriert sind. Diese Bemühungen wurden von Professor Hyung Joon Cha (Abteilung für Chemieingenieurwesen und Graduiertenschule für Konvergenzwissenschaft und -technologie mit Spezialisierung auf Medizinwissenschaften) und Dr. Yeonsu Jeong (Abteilung für Chemieingenieurwesen) von POSTECH in Zusammenarbeit mit Professor Yun Kee Jo geleitet (Abteilung für biomedizinische Konvergenzwissenschaft und -technologie, Advanced Institute of Science and Technology) an der Kyungpook National University.
Lungenkrebs ist nach wie vor eine der tödlichsten Krebsarten weltweit. Nichtkleinzelliger Lungenkrebs (NSCLC), der 85 % aller Lungenkrebsfälle ausmacht, ist aufgrund der Schwierigkeiten bei der Früherkennung besonders schwierig zu behandeln. Gegenwärtige Krebsbehandlungen werden überwiegend intravenös verabreicht und wirken sich sowohl auf bösartiges als auch auf gesundes Gewebe aus, was häufig zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führt. Infolgedessen haben sich inhalierbare Therapeutika als vielversprechende Alternative herausgestellt, die eine lokale Medikamentenabgabe direkt in die Lunge ermöglichen. Allerdings wird die Wirksamkeit dieses Ansatzes durch die Schleimhautbarrieren und Immunzellen der Lunge erheblich beeinträchtigt. Aufbauend auf diesem Kontext gipfelte die gemeinsame Forschung in der Entwicklung eines mukoadhäsiven Protein-Nanopartikels für die Behandlung von Lungenkrebs.
Dieser Ansatz nutzt die bemerkenswerten Klebeeigenschaften von Meeresmuschelproteinen, die für ihre Unterwasserhaftung bekannt sind. Inspiriert von den Oxidations-Reduktions-Mechanismen des Fußproteins Typ 6 (fp-6) entwickelten die Forscher das Fußprotein Typ 1 (fp-1) durch die Integration von Cystein und schufen so ein Biomaterial mit erhöhter Haftfestigkeit und präziser Fähigkeit zur Arzneimittelabgabe in der Lunge Krebs-Mikroumgebung. Diese Nanopartikel weisen eine außergewöhnliche therapeutische Wirksamkeit auf, indem sie eine selektive Freisetzung der Nutzlast ermöglichen und gleichzeitig die Freisetzung in gesundem Gewebe wirksam hemmen, um Nebenwirkungen zu minimieren. Darüber hinaus gewährleisten die intrinsische Biokompatibilität, biologische Abbaubarkeit und Immunkompatibilität von Meeresmuschelproteinen eine überlegene biologische Sicherheit und verlängern die Retention von Krebsmedikamenten erheblich, wodurch ihre therapeutische Wirkung verstärkt wird.
In Tiermodellen für Lungenkrebs zeigten die vom Forschungsteam entwickelten Nanopartikel und die darin enthaltenen Krebsmedikamente Wirksamkeit bei der Hemmung der Metastasierung und Invasion von Krebszellen, nachdem sie über einen Vernebler in die Lunge gelangt waren und über längere Zeiträume an der Schleimhaut haften blieben. Dieser Fortschritt birgt das Potenzial, den Zugang von Patienten zur Lungenkrebsbehandlung zu verbessern, da die vereinfachte inhalative Medikamentenverabreichung zu Hause selbst verwaltet werden könnte. Darüber hinaus kann dieser Ansatz die Lebensqualität der Patienten erheblich verbessern, indem die Notwendigkeit von Krankenhausbesuchen verringert wird.
Professor Hyung Joon Cha, der die gemeinsame Forschung bei POSTECH leitete, erklärte: „Die Ergebnisse unserer Studie haben das Potenzial, sowohl die Präzision als auch die Wirksamkeit von Lungenkrebsbehandlungen erheblich zu verbessern und gleichzeitig die Lebensqualität der Patienten deutlich zu verbessern.“
Die Forschungsergebnisse wurden online veröffentlicht in Biomaterialiendie führende internationale Zeitschrift für Biomaterialforschung. Diese Studie wurde durch die Finanzierung des Mid-Career Researcher Program der National Research Foundation (NRF), des F&E-Programms für Zahn- und Medizintechnik des Ministeriums für Gesundheit und Soziales und des Pan-Governmental Regenerative Medicine Technology Development Program ermöglicht.
