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Overcoming Cancer Multi-drug Resistance (MDR): Reasons, mechanisms, nanotherapeutic solutions, and challenges - 29/04/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114643 
Chunyan Duan a, , Mingjia Yu a, Jiyuan Xu a, Bo-Yi Li b, Ying Zhao b, Ranjith Kumar Kankala b, , 1
a School of New Energy and Environmental Protection Engineering, Foshan Polytechnic, Foshan 528137, PR China 
b Institute of Biomaterials and Tissue Engineering, College of Chemical Engineering, Fujian Provincial Key Laboratory of Biochemical Technology, Huaqiao University, Xiamen 361021, PR China 

Corresponding authors.

Abstract

Multi-drug resistance (MDR) in cancer cells, either intrinsic or acquired through various mechanisms, significantly hinders the therapeutic efficacy of drugs. Typically, the reduced therapeutic performance of various drugs is predominantly due to the inherent over expression of ATP-binding cassette (ABC) transporter proteins on the cell membrane, resulting in the deprived uptake of drugs, augmenting drug detoxification, and DNA repair. In addition to various physiological abnormalities and extensive blood flow, MDR cancer phenotypes exhibit improved apoptotic threshold and drug efflux efficiency. These severe consequences have substantially directed researchers in the fabrication of various advanced therapeutic strategies, such as co-delivery of drugs along with various generations of MDR inhibitors, augmented dosage regimens and frequency of administration, as well as combinatorial treatment options, among others. In this review, we emphasize different reasons and mechanisms responsible for MDR in cancer, including but not limited to the known drug efflux mechanisms mediated by permeability glycoprotein (P-gp) and other pumps, reduced drug uptake, altered DNA repair, and drug targets, among others. Further, an emphasis on specific cancers that share pathogenesis in executing MDR and effluxed drugs in common is provided. Then, the aspects related to various nanomaterials-based supramolecular programmable designs (organic- and inorganic-based materials), as well as physical approaches (light- and ultrasound-based therapies), are discussed, highlighting the unsolved issues and future advancements. Finally, we summarize the review with interesting perspectives and future trends, exploring further opportunities to overcome MDR.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

Different reasons and mechanisms responsible for cancer MDR are systematically emphasized.
Various available opportunities for therapeutic designs and their advancements are discussed.
Several intriguing challenges of resolving MDR at the clinical stage are explored.
Nanomaterials-based supramolecular programmable designs and their roles are enunciated.

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Keywords : Drug efflux, Drug resistance, P-gp inhibition, Polymeric constructs, Inorganic assemblies


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Vol 162

Article 114643- juin 2023 Retour au numéro
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  • Cong Xia, Can Liu, Shuangyi Ren, Yantao Cai, Qianshi Zhang, Chenglai Xia
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  • Sara S Bashraheel, Hadeel Kheraldine, Sarah Khalaf, Ala-Eddin Al Moustafa

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