Onderzoekers hebben ontdekt dat inktvisinkt - een zwarte suspensie die door inktvissen wordt gespoten om roofdieren af ​​te schrikken - nanodeeltjes bevat die de groei van kankertumoren bij muizen sterk remmen. De nanodeeltjes bestaan ​​voornamelijk uit melanine in gewicht, samen met aminozuren, monosachariden (eenvoudige suikers), metalen, en andere verbindingen. De onderzoekers toonden aan dat de nanodeeltjes de immuunfunctie in tumoren wijzigen, en in combinatie met bestraling, kan de tumorgroei bijna volledig remmen.

De onderzoekers, geleid door Pang-Hu Zhou in het Renmin-ziekenhuis van de universiteit van Wuhan en Xian-Zheng Zhang op de afdeling scheikunde van de universiteit van Wuhan, hebben een artikel gepubliceerd over het vermogen van nanodeeltjes uit inktvisinkt om tumorgroei te remmen in een recent nummer van: ACS Nano .

"We hebben natuurlijke nanodeeltjes van inktvisinkt gevonden met een goede biocompatibiliteit die gelijktijdig tumorimmunotherapie en fotothermische therapie kunnen bereiken, "Zhang vertelde Phys.org . "Deze bevinding zou kunnen inspireren tot meer onderzoek naar natuurlijke materialen voor medische toepassingen."

Tumorimmunotherapie omvat het bestrijden van kanker door het lichaamseigen immuunsysteem te stimuleren. Een strategie is om leukocyten aan te pakken, of witte bloedcellen. Macrofagen zijn de belangrijkste leukocyten die in sommige tumoren worden gevonden, en ze kunnen twee vormen aannemen:M1 of M2. Het M1-fenotype verzwelgt en vernietigt tumorcellen door het proces van fagocytose en met de activering van T-cellen (andere witte bloedcellen). In het M2-fenotype, anderzijds, deze immuunfunctie wordt onderdrukt, waardoor tumorgroei ongecontroleerd kan doorgaan. In tumoromgevingen, het M2-fenotype overtreft bijna altijd het M1-fenotype.

Onlangs, onderzoekers hebben gewerkt aan de ontwikkeling van kleine moleculen en antilichamen die protumor M2 macrofagen kunnen omzetten in antitumor M1 macrofagen. Tegelijkertijd, ze ontwerpen nanodeeltjes zoals fotothermische middelen die, bij blootstelling aan straling, kankercellen lokaal vernietigen door thermische ablatie. Deze middelen kunnen worden geïntegreerd in gesynthetiseerde nanodeeltjes, en vervolgens mogelijk toegediend aan patiënten. Een van de nadelen, echter, is dat deze synthetische nanodeeltjes duur zijn en ingewikkelde bereidingsmethoden vereisen.

Door deze kosten is sommige onderzoekers hebben zich tot de natuur gewend voor alternatieven. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat bepaalde natuurlijke verbindingen, inclusief die gevonden in bruine algen en sommige bacteriën, bevatten polysachariden die macrofagen kunnen herprogrammeren van het M2-type naar het M1-type.

In de nieuwe krant de onderzoekers ontdekten dat nanodeeltjes van inktvisinkt, die bolvormig zijn en ongeveer 100 nm in diameter, hebben dit vermogen ook. Na bevestiging van de biocompatibiliteit van deze nanodeeltjes, de onderzoekers voerden verschillende experimenten uit, beide in vitro met tumorcellen en in vivo met tumor-aangetaste muizen. In de in vitro experimenten, de onderzoekers ontdekten dat het bestralen van de nanodeeltjes met nabij-infraroodstraling ongeveer 90% van de tumorcellen doodde, hoewel de nanodeeltjes bijna geen cytotoxiciteit vertoonden zonder bestraling. De onderzoekers legden uit dat het hoge melaninegehalte van de nanodeeltjes een sleutelrol speelt in het bestralingsproces, aangezien melanine een intrinsiek goed fotothermisch omzettingsvermogen heeft.

In muizen, behandeling van nanodeeltjes bleek zowel alleen als in combinatie met bestraling effectief te zijn, hoewel bestraling het resultaat verder verbeterde. Bioluminescente beeldvorming onthulde dat behandelde muizen significant lagere tumorbioluminescentie vertoonden in vergelijking met controles, wijzend op sterk verminderde metastasen op inwendige organen. Muizen behandeld met zowel nanodeeltjes als bestraling vertoonden een bijna volledige remming van tumorgroei.

Door een genanalyse uit te voeren, de onderzoekers identificeerden 194 differentieel tot expressie gebrachte genen die betrokken zijn bij immuunfuncties die werden geassocieerd met de regulatie van de ontstekingsreactie en het doden van cellen, en die door de behandeling omhoog of omlaag werden gereguleerd. De analyse gaf aan dat een bepaalde signaalroute verantwoordelijk is voor de omzetting van M2-macrofagen in M1-macrofagen. Dit mechanisme leidt niet alleen tot fagocytose van tumorcellen, maar stimuleert ook het immuunsysteem om verschillende antitumorfactoren te produceren, die allemaal een rol spelen bij het remmen van tumorgroei.

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om andere natuurlijke materialen te onderzoeken die eigenschappen tegen kanker hebben.

"Ons onderzoeksteam bestudeert momenteel het biomedische potentieel van natuurlijke materialen zoals haar, inktvis inkt, bacteriën, schimmels, en zelfs de cellen van het menselijk lichaam als therapeutische medicijndrager, "Zei Zhang. "Door inspiratie te putten uit de natuur en gebruik te maken van zijn eigen kenmerken, we verwachten waardevol onderzoek te vinden dat nieuwe en effectieve oplossingen zal bieden voor de behandeling van klinische ziekten."

© 2019 Wetenschap X Netwerk