Onderzoekers van de National University of Singapore (NUS) van de faculteit Bioengineering van de faculteit Ingenieurswetenschappen hebben een nieuwe technologie ontdekt die de weg vrijmaakt voor een nieuwe veilige en niet-invasieve methode voor de behandeling van diepe kanker. Onder leiding van universitair hoofddocent Zhang Yong, het team heeft tot nu toe bewezen dat hun technologie tumorgroei kan remmen en genexpressie bij muizen kan controleren. Dit is een wereldprimeur voor het gebruik van nanodeeltjes voor niet-invasieve fotodynamische therapie van diepe kanker.

De bevindingen van het team werden online gepubliceerd in Natuurgeneeskunde op maandag, 17 sept 2012.

Het team heeft een manier ontdekt om genexpressie te beheersen door nanodeeltjes te gebruiken die in staat zijn om nabij-infrarood (NIR) licht om te zetten in zichtbaar of UV-licht. Deze nanodeeltjes kunnen worden ingebracht op doelwitplaatsen van de patiënt, om hun goede werk te doen.

Genen maken bepaalde eiwitten in ons lichaam vrij om ervoor te zorgen dat onze interne "machinerie" goed werkt en we gezond blijven. Echter, soms, het proces kan misgaan en ervoor zorgen dat ons lichaam niet goed functioneert, leidend tot verschillende ziekten. Maar artsen kunnen dit rechtzetten door het genproces te manipuleren
expressie met behulp van UV-licht. Echter, UV-licht kan meer kwaad dan goed doen.

Assoc Prof Zhang, de teamleider, zei:"NIR, behalve dat het niet giftig is, kan ook dieper in onze weefsels doordringen. Wanneer NIR de gewenste plaatsen in het lichaam van de patiënt bereikt, de nanodeeltjes die we hebben uitgevonden, zijn in staat om de NIR weer om te zetten in UV-licht (up-conversie) om de genen effectief op de gewenste manier te activeren - door de hoeveelheid eiwitten die elke keer tot expressie worden gebracht te regelen, wanneer dit moet gebeuren, en hoe lang het moet duren."

Hun bevindingen uit deze studie werden eerder gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences in mei 2012.

Omdat de up-conversie nanodeeltjes ook kunnen worden gebruikt om zichtbaar licht te produceren, het team heeft de toepassing ervan uitgebreid naar andere op licht gebaseerde therapieën. Conventionele lichttherapie voor de behandeling van tumoren maakt gebruik van zichtbaar licht om lichtgevoelige medicijnen te activeren die kankercellen kunnen doden. Echter, dergelijk zichtbaar licht is niet doordringend genoeg om diepgewortelde tumoren te bereiken. De methode van het team om NIR toe te passen, kan veel dieper doordringen. De bevindingen van het team zijn zojuist online gepubliceerd in Nature Medicine.

Hun nieuwe gebruik van nanodeeltjes kwam in 2010 in het nieuws. Bedekt met mesoporeuze silica, deze deeltjes hebben elk de taak om "up-conversie" uit te voeren. Hun artikel "Multicolour Core Shell-Structured Up-conversion Fluorescent Nanoparticles" werd in december 2008 gepubliceerd in Advanced Materials. Het was een van de meest geciteerde artikelen vanwege de relevantie ervan in de hedendaagse wetenschap.

"Door onze nanodeeltjes te gebruiken, drugs kunnen worden geactiveerd door NIR-licht dat veilig is. Het licht kan ook dieper in weefsels doordringen om zieke cellen te behandelen, " zei Assoc Prof Zhang.

Mede-auteur van het artikel, Promovendus Muthu Kumara Gnananasammandhan voegde toe dat ze een platformtechnologie hebben ontwikkeld die kan worden aangepast voor een breed scala aan toepassingen. Bijvoorbeeld, naast fotodynamische therapie, hun innovatie kan ook worden gebruikt voor bio-imaging waarbij de nanodeeltjes aan biomarkers kunnen worden gehecht, die zich vervolgens hechten aan kankercellen, waardoor een betere beeldvorming van tumoren en kankercellen mogelijk is.

Het zeskoppige team bestaat uit onderzoekers van de faculteiten Engineering en Science, evenals de NUS Yong Loo Lin School of Medicine.

Het team werkt momenteel samen met onderzoekers van het National Cancer Center Singapore om een ​​project voort te zetten dat wordt gefinancierd door het Agency for Science, Technologie en Onderzoek (A*STAR) dat de veiligheid en werkzaamheid van de technologie zal beoordelen om de weg vrij te maken voor klinische proefproeven in de toekomst.