Onderzoekers van de Universiteit van Georgia ontwikkelen een nieuwe behandelingstechniek die nanodeeltjes gebruikt om immuuncellen te herprogrammeren, zodat ze kanker kunnen herkennen en aanvallen. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in de vroege online editie van ACS Nano .

Het menselijk lichaam werkt onder een constante staat van beleg. De belangrijkste handhavers die belast zijn met het handhaven van de orde is het immuunsysteem, een complex netwerk dat de hordes binnendringende bacteriën en virussen opspoort en vernietigt die de biologische samenleving bedreigen tijdens haar werk.

Het immuunsysteem is goed in zijn werk, maar het is niet perfect. De meeste kankercellen, bijvoorbeeld, kunnen detectie door het immuunsysteem vermijden omdat ze zo sterk lijken op normale cellen, de kankercellen vrij laten om zich te vermenigvuldigen en uit te groeien tot levensbedreigende tumoren, terwijl de enige beschermers van het lichaam onbewust blijven.

Shanta Dhar en haar collega's geven het immuunsysteem een ​​boost door hun onderzoek.

"Waar we aan werken is specifiek gericht op borstkanker, " zei Dhar, de co-auteur van de studie en een assistent-professor scheikunde aan het UGA Franklin College of Arts and Sciences. "Onze paper meldt voor de eerste keer dat we het immuunsysteem tegen borstkankercellen kunnen stimuleren met behulp van mitochondriën-gerichte nanodeeltjes en licht met behulp van een nieuwe route."

In hun experimenten, Dhar en haar collega's stelden kankercellen in een petrischaal bloot aan speciaal ontworpen nanodeeltjes 1, 000 keer fijner dan de breedte van een mensenhaar. De nanodeeltjes dringen de cel binnen en dringen de mitochondriën binnen - de organellen die verantwoordelijk zijn voor het produceren van de energie die een cel nodig heeft om te groeien en te repliceren.

Vervolgens activeerden ze de nanodeeltjes in de kankercellen door ze bloot te stellen aan een weefseldoordringend laserlicht met lange golflengte. Eenmaal geactiveerd, de nanodeeltjes verstoren de normale processen van de kankercel, uiteindelijk leidend tot zijn dood.

De dode kankercellen werden verzameld en blootgesteld aan dendritische cellen, een van de kerncomponenten van het menselijk immuunsysteem. Wat de onderzoekers zagen was opmerkelijk.

"We zijn in staat om mogelijk enkele van de traditionele nadelen van de hedendaagse dendritische celimmunotherapie te overwinnen, " zei Sean Marrache, een afgestudeerde student in het lab van Dhar. "Door nanodeeltjes te richten op de mitochondriën van kankercellen en dendritische cellen bloot te stellen aan deze geactiveerde kankercellen, we ontdekten dat de dendritische cellen een hoge concentratie chemische signalen produceerden die ze normaal niet produceren, en deze signalen zijn van oudsher een integraal onderdeel van het produceren van effectieve immuunstimulatie."

Dhar voegde eraan toe dat de "dendritische cellen de kanker herkenden als iets vreemds en hoge niveaus van interferon-gamma begonnen te produceren, die de rest van het immuunsysteem waarschuwt voor een vreemde aanwezigheid en het signaleert om aan te vallen. We gebruikten de kanker eigenlijk tegen zichzelf."

Ze waarschuwt dat de resultaten voorlopig zijn, en de aanpak werkt alleen bij bepaalde vormen van borstkanker. Maar als onderzoekers het proces kunnen verfijnen, deze technologie kan ooit als basis dienen voor een nieuw kankervaccin dat wordt gebruikt om ziekten te voorkomen en te behandelen.

"We hopen vooral dat deze techniek patiënten kan helpen met vergevorderde uitgezaaide ziekte die zich heeft verspreid naar andere delen van het lichaam, " zei Dhar, die ook lid is van het UGA Nanoscale Science and Engineering Center, Kankercentrum en Centrum voor Drug Discovery.

Als het proces een behandeling zou worden, artsen zouden een tumor van de patiënt kunnen biopsie en de kankercellen kunnen doden met nanodeeltjes. Vervolgens konden ze onder gecontroleerde omstandigheden geactiveerde dendritische cellen in bulkhoeveelheden produceren voordat de cellen in de patiënt werden geïnjecteerd.

Eenmaal in de bloedbaan, de nieuw geactiveerde cellen zouden het immuunsysteem waarschuwen voor de aanwezigheid van kanker en het vernietigen.

"Dit zijn de dingen die we nu kunnen doen met nanotechnologie, " zei Dhar. "Als we het proces verder kunnen verfijnen, misschien kunnen we vergelijkbare technieken ook gebruiken tegen andere vormen van kanker."