UCD-onderzoekers hebben met succes nanodeeltjes gemanipuleerd om zich te richten op twee menselijke borstkankercellijnen als hulpmiddel bij de diagnose en behandeling van kanker.

Door nanodeeltjes te coaten met verschillende stoffen kan hun interactie met cellen op een bepaalde manier worden afgestemd. Bijvoorbeeld, het gebruik van een optisch actief deeltje zoals goud (Au) zorgt voor een uitstekend contrast in nabij-infrarood (NIR) beeldvorming en, indien verwarmd, kan het omliggende weefsel zelfs vernietigen. Dit wordt fotothermische ablatietherapie genoemd. Magnetisch actieve deeltjes zoals ijzer (Fe) kunnen fysieke therapieën mogelijk maken door warmte te genereren wanneer ze worden blootgesteld aan wisselende magnetische velden die celdood veroorzaken (magnetische hyperthermie).

Het UCD-team onder leiding van Conway Fellows, Professor Gil Lee in de School of Chemistry and Chemical Biology en Professor Walter Kolch in Systems Biology Ireland, gesynthetiseerde nanostaafjes met een lang ijzeren segment bedekt met polyethyleenglycol en een korte gouden tip bedekt met een enkele laag van het eiwit, hereguline (HRG).

HRG is een groeifactor die bindt aan de ErbB-familie van eiwitreceptoren en deze activeert. ErbB2 wordt tot overexpressie gebracht in bepaalde borstkankers en is gekoppeld aan een slechte prognose. Echter, Overexpressie van ErbB2 leidt tot een verhoogde gevoeligheid voor bepaalde geneesmiddelen. Het team is van mening dat Fe-Au-gefunctionaliseerde nanostaafjes die in combinatie met deze medicijnen worden gebruikt, nuttig kunnen zijn bij de behandeling van kanker.

Na het karakteriseren en afstemmen van de interactie van de nanostaafjes met de cellen, het onderzoeksteam beoordeelde hoe de cellen reageren op mechanische stimulatie. Om dit te doen, ze integreerden een elektromagnetisch pincet met een optische microscoop en gebruikten een nieuwe microfluïdische chip om de interactie van individuele nanostaafjes met twee menselijke borstkankercellijnen te volgen die de ErbB-familie van receptoren met verschillende snelheden tot expressie brengen. Wanneer de HRG-nanorods binden aan kankercellen die ErbB tot expressie brengen, ze zetten een cascade van signaalgebeurtenissen op gang die tot celdood leiden.

"Met behulp van magnetische pincetten om cellen uit te rekken, we waren in staat om celsignaleringsroutes verder te activeren om celdood te veroorzaken. Dit was zelfs effectiever in het veroorzaken van kankerceldood dan magnetische hyperthermie, de andere therapeutische benadering die we hebben beoordeeld", verklaarde Dr. Devrim Kilinc, eerste auteur en onderzoeker in de Lee-groep.

"De resultaten zijn een positieve indicatie voor targeting op nanoschaal en gelokaliseerde manipulatie van kankercellen met een specifiek receptorprofiel."