Chitosan-ummantelte Selen-Nanopartikel für die Hirnkrebstherapie
Glioblastome sind durch die Bluthirnschranke und Wirkstoffresistenzen nur schwer zu behandeln. Um die Wirksamkeit der Behandlung von Glioblastomen mit Selen Nanopartikeln (Se-NPs) zu verbessern, wurden in der präsentierten Studie Se-NPs mit Chitosan ummantelt.
HEMMUNG DER METASTASIERUNG UND VERBESSERUNG DER CHEMOSENSITIVITÄT DURCH CHITOSAN-UMMANTELTE SELEN-NANOPARTIKEL FÜR DIE HIRNKREBSTHERAPIE
Dana, P.; Pimpha, N.; Chaipuang, A.; Thumrongsiri, N.; Tanyapanyachon, P.; Taweechaipaisankul, A.; Chonniyom, W.; Watcharadulyarat, N.; Sathornsumetee, S.; Saengkrit, N. Inhibiting Metastasis and Improving Chemosensitivity via Chitosan-Coated Selenium Nanoparticles for Brain Cancer Therapy. Nanomaterials 2022, 12, 2606. https://doi.org/10.3390/nano12152606
Glioblastom ist die häufigste und aggressivste Form von bösartigen Hirntumoren bei erwachsenen Menschen. Neben einer schlechten Lebensqualität, sind die Überlebenschancen gering. Grund dafür sind Probleme in der Behandlung, zum einen kommt es zu Wirkstoffresistenzen, zum anderen erreicht nur ca. 1 % des Wirkstoffs seinen Bestimmungsort aufgrund der Bluthirnschranke. Aus diesem Grund sind dringend neue Strategien erforderlich, um eine effizientere Behandlung zu ermöglichen.
Selen (Se) ist ein essentielles Element, was vom Körper zum Aufrechterhalten seiner Funktionen benötigt wird. Durch pro-oxidative Eigenschaften wird Se als Adjuvant in der Chemo- und Radiotherapie von z.B. Leber-, Brust oder Hirnkrebs genutzt. In hohen Dosen ist Se allerdings toxisch und die Aufnahme nur schwer regulierbar.
Um die Toxizität zu verringern und die Biokomptabilität zu verbessern kann Se an Nanopartikel (NPs) gebunden werden. In vivo und in vitro wurde für SeNPs bereits eine gute Effizienz und eine tolerierbare Toxizität nachgewiesen. Um die Stabilität und den therapeutischen Effekt von SeNPs weiter zu verbessern kann die Oberfläche dieser mit Polymeren wie Chitosan (CS) optimiert werden.
In der vorgestellten Studie wurde der inhibitorische Effekt von Chitosan-ummantelten SeNPs (CS-SeNPs) auf die Aggressivität von GBM-Zellen im Bezug auf Zellproliferation, Migration und Invasion in einem 3D sphäroiden Tumormodell untersucht und mit herkömmlichen Se-NPs verglichen. Getestet und charakterisiert wurden CS-SeNPs mit einem CS Gehalt von 0,1 %, 0,15 % und 0,2 %.
ERGEBNISSE
- CS-SeNPs zeigten mit 88,66 ± 0,65 nm, 88,90 ± 0,57 nm und 91,45 ± 2,57 nm einen deutlich verringerten Partikeldurchmesser im Vergleich zu Se-NPs (417,60 ± 46,17 nm)
- Verringerter PDI zwischen 0,2 ± 0,01 und 0,23±0,02 (SeNPs: 0,48 ± 0,08) weist auf eine verbesserte Stabilität der Partikel hin
- Stabile Partikelgröße und Zeta-Potential vom mehr als 30 mV über 15 Tage
- 0,2 % CS-SeNPs zeigten eine große Selektivität zwischen U87-Zellen (Glioblastom-Zellen) und Fibroblasten (gesunde Zellen) mit der geringsten Zellviabilität von U87 Zellen und gleichzeitig der niedrigsten Zytotoxizität auf Fibroblasten
- Verbesserung der Sensitivität von U87-Zellen auf das Chemotherapeutikum 5-Fluorouracil durch 0,2 % CS-SeNPs
- Inhibition von Zellmigration und Zellinvasion von Glioblastomzellen durch Inhibierung von MMP-2/9-Aktivitäten
- Verbesserung der zellulären Aufnahme von CS-SeNPs in U87 Zellen durch Chitosan Ummantelung
- In vitro Nachweis, dass CS-SeNPs potentiell in der Lage sind die Bluthirnschranke zu überwinden
Zusammenfassung: In der präsentierten Studie wurden erfolgreich CS-SeNPs synthetisiert, die im Vergleich zu SeNPs eine höhere Stabilität und kleinere Größe aufwiesen. Zudem zeigten insbesondere 0,2 % CS-SeNPs eine verbesserte anti-tumor Wirkung gegen Glioblastomzellen mit nur geringen Effekten auf Fibroblasten. In einem in vitro Modell konnte ein möglicher Transport durch die Bluthirnschranke nachgewiesen werden, was essentiell ist für eine effizientere Behandlung von Glioblastomen. Um das Potential von CS-SeNPs weiter beurteilen zu können müssen jedoch weitere Versuche in vivo durchgeführt werden.
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