"cocktail" af cooperative nanoparticles søger og ødelægger kræfttumorer



Amerikanske forskere har udviklet en "cocktail" af nanopartikler, der arbejder sammen i blodbanen for at søge, holde fast ved og dræbe kræfttumorer.

Et dokument, der beskriver resultaterne af projektet, som blev finansieret af National Cancer Institute of National Institutes of Health, skal ses i et kommende udgave af Forsøg af National Academy of Sciences, PNAS , I mellemtiden har en online version været synlig siden 28. december. Holdet bag undersøgelsen omfatter kemikere fra University of California, San Diego (UCSD), bioengineere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) og cellebiologer fra University of California, Santa Barbara (UCSB).

Seniorforfatter af papiret, dr. Michael Sailor, professor i kemi og biokemi ved UCSD, fortalte medierne, som studiet beskriver:

"Det første eksempel på fordelene ved at ansætte et kooperativt nanosystem til bekæmpelse af kræft."

Et nanosystem bruger partikler, hvis størrelse måles i nanometer. Et nanometer er lig med en milliardedel af en meter eller en milliontedel af en millimeter, så en partikel med nogle få nanometer er tusind gange mindre end tykkelsen af ​​et enkelt menneskehår.

I deres undersøgelse beskriver sømand og kolleger hvordan de udviklede et system bestående af to forskellige typer af nanomaterialer: et designet til at lokalisere og holde fast i tumorer hos mus og en anden til at dræbe disse tumorer.

Dette er ikke første gang forskere har designet nanodevices til at binde sig til syge celler eller levere stoffer rettet mod bestemte syge celler, mens de kun forlader sunde, men indtil nu, da de forsøgte at kombinere dem, fandt forskerne, at enhederne ikke hjalp hinanden.

Studie medforfatter Dr Sangeeta Bhatia, en læge, bioengineer og en professor i sundhedsvidenskab og teknologi ved Koch Institute for Integrative Cancer Research hos MIT, og en Howard Hughes Medical Institute Investigator, beskrev problemet med modstridende enheder:

"For eksempel er en nanopartikler, der er konstrueret til at cirkulere gennem en kræftpasients krop i lang tid, mere tilbøjelige til at støde på en tumor."

Men som hun forklarede:

"Den nanopartikel kan muligvis ikke holde sig til tumorcellerne, når den finder dem. På samme måde kan en partikel, der er konstrueret til at klæbe tæt på tumorer, ikke være i stand til at cirkulere i kroppen længe nok til at støde på en i første omgang."

Ideen om en cocktail virker allerede godt med stoffer: Når et enkelt lægemiddel ikke virker, vil en læge ofte ordinere en kombination af flere lægemidler, som i tilfælde af kræft tjener til enten at tackle et enkelt aspekt af sygdommen eller At angribe forskellige funktioner samtidigt På den ene eller anden måde er den kombinerede virkning større end enten lægemiddel alene.

Et andet problem ved behandling af tumorer med nanopartikler er, at immunsystemet har celler kaldet mononukleære fagocytter, der gør det samme for dem, som de er designet til at gøre med kræftceller: de jager dem ned og tager dem ud af omløb, hvilket forhindrer dem i at nå frem til Deres mål.

Således var et af designmålene for det nye samarbejdsvillige nanosystem at udvikle to nanomaterialer, der ville samarbejde for at overvinde dette problem såvel som andre. Denne del af arbejdet blev ledet af Ji-Ho Park, en kandidatstuderende i Sailor's UCSD lab, og Geoffrey von Maltzahn, en kandidatstuderende i Bhatia's MIT lab.

Et af nanomaterialerne er lavet af guld nanorod "aktivatorer", der siver ind i en tumor gennem dets lækage blodkar og samler der, indtil der til sidst er nok til at dække hele tumoren. Disse nanoroder er små fototermiske antenner, der absorberer ellers harmløs infrarød laserbestråling og opvarmer tumoren.

Forskerne injicerede guld nanoroder i mus med epiteltumorer og lad dem cirkulere i deres blodbanen i tre dage (så de gennemblødt og dækkede tumorerne) og opvarmede dem derefter med en svag laserstråle for at sensibilisere tumoren.

De fandt, at "lokal tumoropvarmning accelererer rekruttering af den anden komponent", som de derefter injicerede i musene.

De kaldte dette andet nanomateriale "responder": det bestod af nanopartikler belagt med et molekyle, der målrettede den varmebehandlede tumor. De anvendte to typer responder nanopartikler: enten jernoxid "nanoworms" der lyser op i en MR-scan eller doxorubicin-ladede liposomer, hule nanopartikler, der er fyldt med anticancer drug doxorubicin.

Forskerne viste, at den lægemiddelbelastede responder var i stand til at finde en tumor, arrestere sin vækst og derefter skrumpe den. Sømand sagde, at nanormormerne ville være nyttige for at hjælpe læger med at lokalisere og identificere tumorer og måle deres størrelse og form før operationen, mens de hule nanopartikler kunne bruges til at dræbe tumorer uden behov for kirurgi.

Han beskrev samarbejdssystemet for aktivator og responder nanomaterialer som værende lidt som soldater angriber en fjendens base: en enhed finder og den anden fjerner fjenden:

"Gold nanorods er Special Forces, som kommer ind først for at markere målet," sagde sømand. "Så flyver flyveværket ind for at levere den laserstyrede bombe. Indretningerne er designet til at minimere sikkerhedsskade på resten af Krop ", tilføjede han.

Forskerne sagde, at denne undersøgelse var signifikant, fordi som sømand forklarede:

"Det er det første eksempel på et kombineret todelt nanosystem, der kan producere vedvarende reduktion i tumorvolumen hos levende dyr."

"Cooperative nanomaterialesystem til at sensibilisere, målrette og behandle tumorer."

Ji-Ho Park, Geoffrey von Maltzahn, Mary Jue Xu, Valentina Fogal, Venkata Ramana Kotamraju, Erkki Ruoslahti, Sangeeta N. Bhatia og Michael J. Sailor.

PNAS Udgivet online før print 28. december 2009.

DOI: 10,1073 / pnas.0909565107

Kilde: MIT.

Advanced Techniques - How To Make The Ramos Gin Fizz (Video Medicinsk Og Professionel 2021).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Sygdom