(PhysOrg.com) -- De zekerste remedie voor kanker is om elk laatste stukje van een tumor te verwijderen door middel van een operatie. Helaas, voor de meeste kankers is dat ook de moeilijkste aanpak vanwege twee problemen:het is tegenwoordig bijna onmogelijk om elke laatste tumor in het lichaam te herkennen en het is vaak moeilijk om te bepalen waar een tumor stopt en gezond weefsel begint. Een oplossing voor beide problemen kan voorhanden zijn in de vorm van een nanodeeltje voor twee doeleinden dat tumorcellen binnendringt en ze verlicht met behulp van fluorescentiebeeldvorming of magnetische resonantiebeeldvorming (MRI).

Een team van onderzoekers onder leiding van Roger Tsien, doctoraat, een lid van het door het National Cancer Institute gefinancierde centrum voor nanotechnologie voor behandeling, Begrip, en monitoring van kanker aan de Universiteit van Californië, San Diego, ontwikkelde een nanodeeltje voor twee doeleinden dat alleen cellen binnendringt die zijn bedekt met twee eiwitten die tumorcellen gebruiken om gezond weefsel binnen te dringen. Zodra de nanodeeltjes zich ophopen in tumorcellen, ze worden gemakkelijk zichtbaar met behulp van MRI of een standaard fluorescentiemicroscoop. De onderzoekers melden dat ze tumoren met een diameter tot 200 micron kunnen opsporen, en dat ze vervolgens zelfs microscopisch kleine sporen van kwaadaardig weefsel kunnen verwijderen door het fluorescentiesignaal te volgen dat de nanodeeltjes uitzenden. Dr. Tsien en zijn collega's rapporteren hun werk in back-to-back papers die verschijnen in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

De onderzoekers bouwden hun sonde met behulp van een bolvormig polymeer nanodeeltje dat bekend staat als een dendrimeer. Dendrimeren hebben talrijke chemische verbindingen op hun oppervlak, waardoor het team van Dr. Tsien drie verschillende entiteiten aan elk nanodeeltje kon hechten:een activeerbaar celpenetrerend peptide (ACPP); drie moleculen van de fel fluorescerende kleurstof die bekend staat als Cy5; en 15-30 moleculen gadoliniumchelaat, een krachtig MRI-contrastmiddel, aan elk nanodeeltje.

ACPP's zijn kort, positief geladen peptiden gekoppeld door een splitsbaar molecuul aan een tweede negatief geladen peptide. Positief geladen peptiden staan ​​bekend om hun vermogen om cellen binnen te dringen, maar in de geïnactiveerde toestand blokkeert het gekoppelde negatief geladen peptide de celpenetratie. Het splitsen van de linker verwijdert het negatief geladen peptide, waardoor het resterende positief geladen peptide - en eventuele aangehechte lading - de cellen kan binnendringen. In dit geval, de linker wordt alleen gesplitst door een van de twee eiwitten - matrix metalloproteïne-2 of matrix metalloproteïne-9 - die in grote aantallen aanwezig zijn op het oppervlak van tumorcellen. Als gevolg van deze specificiteit, nanodeeltjes die aan dit ACPP zijn gehecht, komen alleen tumorcellen binnen. Nanodeeltjes gehecht aan een soortgelijk peptide, maar een die niet kan worden gespleten, kwamen niet in de tumorcellen en werden snel uit het lichaam verwijderd.

Wanneer geïnjecteerd in dieren met menselijke tumoren, de nanodeeltjes verzamelden zich gedurende 48 uur in tumoren en waren gemakkelijk zichtbaar met behulp van MRI van het hele lichaam. Toen de onderzoekers dit experiment uitvoerden, ze zagen heldere randen rond zelfs kleine tumoren. Bij nader onderzoek met behulp van fluorescentiemicroscopie, de onderzoekers waren in staat om de gekartelde randen van tumoren duidelijk af te bakenen.

Met behulp van de heldere fluorescerende randen als richtlijn, de onderzoekers waren toen in staat om een ​​meer complete tumorverwijdering te bereiken dan mogelijk was zonder begeleiding van nanodeeltjes. Tumordragende muizen die de nanodeeltjes voorafgaand aan de operatie ontvingen, hadden een betere lange termijn tumorvrije overleving en algehele overleving dan dieren waarvan de tumoren werden verwijderd met behulp van traditionele fellichtverlichting. De onderzoekers werden gedocumenteerd met behulp van follow-up-MRI dat ze alle tumoren tijdens de operatie hadden verwijderd.

Dit werk wordt gedetailleerd beschreven in twee papers. De eerste is getiteld, "Activeerbare celpenetrerende peptiden gekoppeld aan nanodeeltjes als dubbele sondes voor in vivo fluorescentie en MR-beeldvorming van proteasen, " en de tweede met de titel, "Chirurgie met moleculaire fluorescentiebeeldvorming met behulp van activeerbare celpenetrerende peptiden vermindert de resterende kanker en verbetert de overleving."