Chemotherapie is niet bedoeld om je haar uit te laten vallen - het zou kankercellen moeten doden. Een nieuw moleculair toedieningssysteem dat aan de U of T is gemaakt, kan ervoor zorgen dat chemotherapiemedicijnen hun doel bereiken en tegelijkertijd nevenschade tot een minimum beperken.

Veel kankermedicijnen richten zich op snelgroeiende cellen. Geïnjecteerd in een patiënt, ze wervelen rond in de bloedbaan en werken op snelgroeiende cellen waar ze ze ook vinden. Dat omvat tumoren, maar helaas ook haarzakjes, het slijmvlies van uw spijsverteringsstelsel, en je huid.

Professor Warren Chan (IBBME, ChemE, MSE) heeft de afgelopen tien jaar uitgezocht hoe chemotherapiemedicijnen in tumoren kunnen worden gebracht - en nergens anders. Nu heeft zijn laboratorium een ​​reeks nanodeeltjes ontworpen die zijn bevestigd aan DNA-strengen die van vorm kunnen veranderen om toegang te krijgen tot ziek weefsel.

"Je lichaam is eigenlijk een reeks compartimenten, "zegt Chan. "Zie het als een gigantisch huis met kamers erin. We proberen uit te vinden hoe we iets van buiten kunnen krijgen, in één specifieke kamer. Je moet een kaart en een systeem ontwikkelen dat door het huis kan bewegen, waarbij elk pad naar de laatste kamer verschillende beperkingen kan hebben, zoals hoogte en breedte."

Eén ding weten we over kanker:geen twee tumoren zijn identiek. Borstkanker in een vroeg stadium, bijvoorbeeld, kan anders reageren op een bepaalde behandeling dan alvleesklierkanker, of zelfs borstkanker in een verder gevorderd stadium. Welke deeltjes in welke tumoren kunnen komen, hangt af van meerdere factoren, zoals de grootte van het deeltje, vorm en oppervlaktechemie.

Chan en zijn onderzoeksgroep hebben onderzocht hoe deze factoren de levering van kleine moleculen en nanotechnologieën aan tumoren dicteren, en hebben nu een gericht moleculair leveringssysteem ontworpen dat gebruik maakt van modulaire nanodeeltjes waarvan de vorm, grootte en chemie kunnen worden gewijzigd door de aanwezigheid van specifieke DNA-sequenties.

"We maken vormveranderende nanodeeltjes, " zegt Chan. "Het zijn een reeks bouwstenen, een soort LEGO-set." De onderdelen kunnen in vele vormen worden ingebouwd, met bindingsplaatsen zichtbaar of verborgen. Ze zijn ontworpen om te reageren op biologische moleculen door van vorm te veranderen, als een sleutel die in een slot past.

Deze vormveranderaars zijn gemaakt van minuscule stukjes metaal waaraan strengen DNA zijn vastgemaakt. Chan stelt zich voor dat de nanodeeltjes onschadelijk in de bloedbaan zullen rondzweven, totdat een DNA-streng bindt aan een DNA-sequentie waarvan bekend is dat het een marker is voor kanker. Wanneer dit gebeurt, het deeltje verandert van vorm, vervult dan zijn functie:het kan zich richten op de kankercellen, een medicijnmolecuul blootstellen aan de kankercel, de kankercellen taggen met een signaalmolecuul, of welke taak het team van Chan het nanodeeltje ook heeft ontworpen om uit te voeren.

Hun werk is deze week gepubliceerd in twee belangrijke studies in de Proceedings of the National Academy of Sciences en het toonaangevende tijdschrift Science.

"We werden geïnspireerd door het vermogen van eiwitten om hun conformatie te veranderen - ze vinden op de een of andere manier uit hoe ze al deze leveringsproblemen in het lichaam kunnen verlichten, " zegt Chan. "Met dit idee, wij dachten, 'Kunnen we een nanodeeltje zo maken dat het functioneert als een eiwit, maar een die buiten het lichaam kan worden geprogrammeerd met medische mogelijkheden?'"

Nanotechnologie en materiaalwetenschap toepassen op geneeskunde, en in het bijzonder voor gerichte medicijnafgifte, is nog een relatief nieuw concept, maar een Chan ziet als vol belofte. Het echte probleem is hoe voldoende van de nanodeeltjes rechtstreeks aan de kanker te leveren om een ​​effectieve behandeling te produceren.

"Dit is hoe we naar deze problemen kijken:het is alsof je vanuit Toronto naar Vancouver gaat, maar niemand vertelt je hoe je er moet komen, niemand geeft je een kaart, of een vliegticket, of een auto - daar zijn we op dit gebied, " zegt hij. "Het idee om medicijnen op tumoren te richten, is als uitzoeken hoe je naar Vancouver kunt gaan. Het is een eenvoudig concept, maar om daar te komen is niet eenvoudig als er niet genoeg informatie wordt verstrekt."

"We hebben alleen het oppervlak bekrast van hoe nanotechnologie 'levering' in het lichaam werkt, dus nu gaan we door met het onderzoeken van verschillende details over waarom en hoe tumoren en andere organen bepaalde dingen toestaan ​​of blokkeren om binnen te komen, ", voegt Chan eraan toe.

Hij en zijn groep zijn van plan om het toedieningssysteem dat ze hebben ontworpen toe te passen op gepersonaliseerde nanogeneeskunde - hun deeltjes verder af te stemmen om medicijnen af ​​te leveren aan uw precieze type tumor, en nergens anders.