Technion-Israel Institute of Technology-onderzoekers hebben met succes een kankergezwel behandeld met behulp van een "nanofabriek" - een synthetische cel die antikanker-eiwitten in het tumorweefsel produceert. Het onderzoek, die werd gepubliceerd in Geavanceerde materialen voor de gezondheidszorg , combineert synthetische biologie, om kunstmatig eiwitten te produceren, en gerichte medicijnafgifte, om de synthetische cel naar abnormale weefsels te leiden.

De synthetische cellen zijn kunstmatige systemen met capaciteiten die vergelijkbaar zijn met, en, soms, superieur aan die van natuurlijke cellen. Net zoals menselijke cellen een verscheidenheid aan biologische moleculen kunnen genereren, de synthetische cel kan een breed scala aan eiwitten produceren. Dergelijke systemen hebben een enorm potentieel in de tissue engineering discipline, bij de productie van kunstmatige organen en bij het bestuderen van de oorsprong van het leven.

Het ontwerpen van kunstmatige cellen is een behoorlijk complexe technische uitdaging die door veel onderzoeksgroepen over de hele wereld wordt nagestreefd. Het huidige onderzoek, waarin een kunstmatige cel als nanofabriek dient voor het genereren van eiwitten in abnormaal weefsel, werd geleid door de promovendus Nitzan Krinsky en universitair docent Avi Schroeder, aan de Wolfson Faculty of Chemical Engineering aan het Technion.

De onderzoekers integreerden moleculaire machines in op lipiden gebaseerde deeltjes die lijken op het natuurlijke membraan van biologische cellen. Ze hebben de deeltjes zo gemanipuleerd dat wanneer ze het biologische weefsel 'voelen', ze worden geactiveerd en produceren therapeutische eiwitten, gedicteerd door een geïntegreerde synthetische DNA-sjabloon. De deeltjes rekruteren de energiebronnen en bouwstenen die nodig zijn voor hun voortdurende activiteit, van de externe micro-omgeving (bijv. het tumorweefsel).

Na experimenten in celculturen in het laboratorium, de nieuwe technologie werd ook getest bij muizen. Toen de gemanipuleerde deeltjes de tumor bereikten, ze produceerden een eiwit dat de kankercellen uitroeide. De deeltjes en hun activiteit werden gevolgd met behulp van een groen fluorescerend eiwit (GFP), gegenereerd door de deeltjes. Dit eiwit kan in realtime worden bekeken, met behulp van een fluorescentiemicroscoop.

"Door de geïntegreerde DNA-sjabloon te coderen, de deeltjes die we hebben ontwikkeld, kunnen een verscheidenheid aan eiwitgeneesmiddelen produceren, " zei professor Schroeder. "Ze zijn modulair, wat betekent dat ze activering van de eiwitproductie mogelijk maken in overeenstemming met de omgevingsomstandigheden. Daarom, de kunstmatige cellen die we bij het Technion hebben ontwikkeld, kunnen een belangrijke rol spelen in de trend van gepersonaliseerde geneeskunde - aanpassing van de behandeling aan het genetische en medische profiel van een specifieke patiënt."