Nanomaterialen hebben een revolutie teweeggebracht in de wereld van kankertherapie, en van planten afgeleide nanodeeltjes hebben het extra voordeel dat ze kosteneffectief zijn en gemakkelijk in massa kunnen worden geproduceerd. Onderzoekers van de Tokyo University of Science hebben onlangs nieuwe, van maïs afgeleide bionanodeeltjes ontwikkeld om kankercellen rechtstreeks aan te vallen, via een immuunmechanisme. De resultaten zijn bemoedigend en de techniek heeft de werkzaamheid aangetoond bij de behandeling van tumordragende laboratoriummuizen. Bovendien zijn er tot nu toe geen ernstige bijwerkingen gemeld bij muizen.

Nanodeeltjes, of deeltjes waarvan de grootte varieert tussen 1 en 100 nanometer, hebben een enorm potentieel laten zien op veel gebieden van wetenschap en technologie, inclusief therapieën. Conventionele, synthetische nanodeeltjes zijn echter ingewikkeld en duur om te produceren. Extracellulaire blaasjes (EV's), die naar voren zijn gekomen als een alternatieve optie voor synthetische nanodeeltjes, vertonen uitdagingen voor massaproductie.

Een andere recent opkomende optie is die van van planten afgeleide nanodeeltjes (NP's), die gemakkelijk in hoge hoeveelheden kunnen worden geproduceerd tegen relatief lagere kosten. Net als EV's bevatten deze op nanodeeltjes gebaseerde systemen ook bioactieve moleculen, waaronder polyfenolen (die bekende antioxidanten zijn) en microRNA, en ze kunnen medicijnen leveren aan doelorganen in ons lichaam.

Gebruikmakend van deze kennis hebben onderzoekers van de Tokyo University of Science (TUS) onlangs bionanodeeltjes ontwikkeld met antikankeractiviteit, waarbij maïs (maïs) als grondstof werd gebruikt.

Prof. Makiya Nishikawa van de Tokyo University of Science, Japan, die het onderzoeksteam in dit streven leidde, licht toe:"Door de fysisch-chemische eigenschappen van nanodeeltjes te beheersen, kunnen we hun farmacokinetiek in het lichaam beheersen; dus wilden we de nanodeeltjes van nanodeeltjes onderzoeken. eetbare planten. Maïs, of maïs, wordt wereldwijd in grote hoeveelheden geproduceerd, zowel in zijn oorspronkelijke vorm als in zijn genetisch gemodificeerde vormen. Daarom hebben we het voor onze studie geselecteerd.' De resultaten van dit onderzoek zijn op 24 november 2021 online gepubliceerd in Scientific Reports .

Het team creëerde een homogeen mengsel van superzoete maïs in water, centrifugeerde dit maïssap vervolgens op hoge snelheid en filterde het vervolgens door een spuitfilter met een poriegrootte van 0,45 m. De gefilterde monsters werden vervolgens ultragecentrifugeerd om NP's te verkrijgen die zijn afgeleid van maïs. De van maïs afgeleide NP's (cNP's) hadden een diameter van ongeveer 80 nm. Interessant genoeg droegen deze cNP's ook een minuscule netto negatieve lading van -17 mV.

Het onderzoeksteam zette vervolgens experimenten op om te zien of deze cNP's door verschillende soorten cellen werden opgenomen. In een reeks veelbelovende resultaten werden de cNP's opgenomen door meerdere soorten cellen, waaronder de klinisch relevante colon26-tumorcellen (kankercellen afgeleid van muizen), RAW264.7-macrofaagachtige cellen en normale NIH3T3-cellen. RAW264.7-cellen worden vaak gebruikt als in vitro-screens voor immunomodulatoren - geneesmiddelen die zich voornamelijk richten op verschillende kankerroutes.

De resultaten waren verbluffend:van de drie soorten cellen remden cNP's alleen de groei van colon26-cellen significant, wat wijst op hun selectiviteit voor kankerverwekkende cellijnen. Bovendien waren cNP's in staat om met succes de afgifte van tumornecrosefactor-α (TNF-α) uit RAW264.7-cellen te induceren. Het is een goed gedocumenteerd feit dat TNFa voornamelijk wordt uitgescheiden door macrofagen, natuurlijke killercellen en lymfocyten - drie belangrijke ingrediënten van ons hoogontwikkelde immuunsysteem en die helpen bij het opzetten van een antikankerrespons. "De sterke TNFα-respons was bemoedigend en duidde op de rol van cNP's bij de behandeling van verschillende soorten kanker", legt Dr. Daisuke Sasaki, eerste auteur van de studie en een instructeur en onderzoeker bij TUS, uit.

Het onderzoeksteam voerde vervolgens een reportertest uit met het enzym "luciferase" (afgeleid van vuurvliegjes), dat een gevoelige reporter is voor het bestuderen van verschillende biologische reacties. Deze op luciferase gebaseerde test onthulde dat de krachtige combinatie van cNP's en RAW264.7-cellen de proliferatie van colon26-cellen significant onderdrukte. Ten slotte bestudeerde het onderzoeksteam het effect van cNP's op laboratoriummuizen met subcutane tumoren. Wederom waren de resultaten verbluffend:het dagelijks injecteren van cNP's in colon26-tumoren onderdrukte de tumorgroei significant, zonder ernstige bijwerkingen of gewichtsverlies te veroorzaken.

"Door de eigenschappen van nanodeeltjes te optimaliseren en ze te combineren met geneesmiddelen tegen kanker, hopen we veilige en effectieve medicijnen voor verschillende vormen van kanker te ontwikkelen", merkt een optimistische prof. Nishikawa op.

Dr. Kosuke Kusamori, co-auteur en assistent-professor bij TUS, vat deze indrukwekkende bevindingen samen en zegt:"Deze cNP's vertonen uitstekende antitumoreigenschappen, zijn gemakkelijk te ontwikkelen en zijn economisch levensvatbaar. Bovendien vertonen ze geen ernstige nadelige effecten , althans tot nu toe bij muizen." + Verder verkennen

Hoe immuuncellen in de micro-omgeving van de tumor de zaken erger maken