science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nanodeeltjescocktail richt zich op en doodt tumoren

Een team van onderzoekers van twee van de Centers of Cancer Nanotechnology Excellence van het National Cancer Institute hebben de handen ineen geslagen om een ​​'cocktail' te ontwikkelen van verschillende nanometergrote deeltjes die samenwerken in de bloedbaan om te lokaliseren, hechten aan en doden kankergezwellen.

Dit werk, die werd geleid door Michael Sailor, doctoraat, van het Centrum voor Nanotechnologie voor Behandeling, Begrip, en monitoring van kanker (NANO-TUMOR) aan de Universiteit van Californië, San Diego, en Sangeeta Bhatia, MD, doctoraat, van het MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence.

"Deze studie is het eerste voorbeeld van de voordelen van het gebruik van een coöperatief nanosysteem om kanker te bestrijden, " zei Dr. Sailor over het werk dat werd gepubliceerd in de... Proceedings van de National Academy of Sciences .

In hun studie hebben de onderzoekers ontwikkelden een systeem met twee verschillende nanomaterialen die in de bloedbaan kunnen worden geïnjecteerd. Eén nanomateriaal is ontworpen om tumoren in muizen te vinden en eraan te hechten en vervolgens tumorcellen te sensibiliseren voor het tweede nanodeeltje. die de tumoren doodt. Deze wetenschappers en anderen hadden eerder apparaten ter grootte van nanometers ontworpen om zich te hechten aan zieke cellen of om medicijnen specifiek aan de zieke cellen af ​​te geven, terwijl ze gezonde cellen negeerden. maar de functies van die apparaten, ontdekten de onderzoekers, vaak met elkaar in strijd.

"Bijvoorbeeld, een nanodeeltje dat is ontworpen om gedurende lange tijd door het lichaam van een kankerpatiënt te circuleren, heeft meer kans op een tumor, "zei Dr. Bhatia. "Echter, dat nanodeeltje misschien niet aan tumorcellen kan blijven plakken als het ze eenmaal heeft gevonden. Hetzelfde, een deeltje dat is ontworpen om stevig aan tumoren te hechten, kan mogelijk niet lang genoeg in het lichaam circuleren om er in de eerste plaats een tegen te komen."

Wanneer een enkel medicijn niet werkt bij een patiënt, een arts zal gewoonlijk een cocktail toedienen die verschillende medicijnmoleculen bevat. Die strategie kan zeer effectief zijn bij de behandeling van kanker, waarbij de grondgedachte is om de ziekte op zoveel mogelijk fronten aan te pakken. Geneesmiddelen kunnen soms samenwerken op een enkel aspect van de ziekte, of ze kunnen afzonderlijke functies aanvallen. In elk geval, combinaties van geneesmiddelen kunnen een groter effect hebben dan elk geneesmiddel afzonderlijk, en dat is dezelfde bevinding die de onderzoekers deden met hun nanodeeltjescocktail.

Ji-Ho-park, een afgestudeerde student in het UC San Diego-laboratorium van Dr. Sailor, en Geoffrey von Maltzahn, een afgestudeerde student in het MIT-laboratorium van Dr. Bhatia, leidde de inspanning om twee verschillende nanomaterialen te ontwikkelen die samen zouden werken om dat obstakel en andere te overwinnen. Het eerste deeltje is een gouden nanostaafje "activator" die zich ophoopt in tumoren door door hun lekkende bloedvaten te sijpelen. De gouddeeltjes bedekken de hele tumor en gedragen zich als een antenne en absorberen anders goedaardige infrarood laserstraling, die vervolgens de tumor opwarmt. De onderzoekers ontdekten dat als de temperatuur van een tumor steeg, het bracht een eiwit tot expressie, bekend als p32, op tumorceloppervlakken. De onderzoekers profiteerden van deze bevinding door een richtmiddel op te nemen dat aan de buitenkant van een seconde stevig aan p32 bindt, "responder" nanodeeltje. Veel van het werk voor de ontwikkeling van het p32-targetingmiddel werd gedaan in het laboratorium van Erkki Ruoslahti, MD, doctoraat, van het Burnham Institute for Medical Research aan de UC Santa Barbara en lid van het NANO-TUMOR-centrum.

De reagerende nanodeeltjes bestonden uit ijzeroxide-nanowormen of met doxorubicine beladen liposomen. Terwijl één type van het reagerende nanodeeltje de detectie van de tumor verbetert, Dr. Sailor legde uit, de andere is ontworpen om de tumor te doden. De ijzeroxide-nanowormen verschijnen helder in een medische magnetische resonantiebeeldvorming, of MRI, systeem. Het tweede type is een holle, op lipiden gebaseerde nanodeeltjes geladen met het antikankergeneesmiddel doxorubicine. Met de drug-loaded responder, de wetenschappers toonden in hun experimenten aan dat een tumor die in een muis groeit, kan worden gestopt en vervolgens kan worden gekrompen. "De nanowormen zouden nuttig zijn om het medische team te helpen de grootte en vorm van een tumor bij een patiënt te identificeren vóór de operatie, terwijl de holle nanodeeltjes kunnen worden gebruikt om de tumor te doden zonder dat een operatie nodig is, " zei Zeeman.

"Deze studie is belangrijk omdat het het eerste voorbeeld is van een gecombineerde, tweedelig nanosysteem dat een aanhoudende vermindering van het tumorvolume bij levende dieren kan veroorzaken, " zei Zeeman.

Dit werk, die gedetailleerd wordt beschreven in een document met de titel, "Coöperatief nanomateriaalsysteem om te sensibiliseren, doelwit, en tumoren behandelen, " werd ondersteund door de NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, een alomvattend initiatief dat is ontworpen om de toepassing van nanotechnologie op de preventie te versnellen, diagnose, en behandeling van kanker. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.