Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers stellen een nieuwe strategie voor om de efficiëntie van nanotherapeutische toediening in tumoren te verbeteren

NP's vormen subendotheliale pools op endotheelverbindingen in tumoren. een , Stereoscopische microscopiebeelden van muizenborstcarcinoom 4T1-tumoren in het muisoor. b , IVM-afbeeldingen die NP-pools tonen (witte pijl) in 4T1-tumoren na i.v. injectie van 1,1′-dioctadecyl-3,3,3′,3′-tetramethylindodicarbocyanine, 4–chloorbenzeensulfonaatzout (DiD)-gelabeld PEG-b -PLGA polymere NP's. c , Kwantificering van de aantallen en diameters van NP-pools in verschillende tumormodellen (dat wil zeggen ectopische 4T1-, MC38- en Panc02-tumoren, en orthotope PDX-borstkanker, MC38- en Panc02-tumoren) (n  = 3 biologisch onafhankelijke monsters). d , Het aantal NP-pools in 4T1-tumoren van muizen na injectie met fluorescentie-gelabeld CPT, dextran, NP's (~90 nm), DOPC-liposomen (~120 nm) en microdeeltjes (MP's; 2-5 μm) (n  = 3 biologisch onafhankelijke monsters). e , Z stapels samengesteld uit individuele beeldplakken van 4T1-tumoren (links) werden samengesteld en weergegeven in 3D-reconstructies (rechts) voor ruimtelijke positioneringsanalyse van NP-pools. EC, endotheelcel. f , IVM-beelden en 3D-reconstructies van NP-pools en CD31-gelabelde endotheelcellen, waaruit blijkt dat NP-pools zich op endotheelcel-celovergangen bevonden. g , Ruimtelijke positioneringsanalyse van subendotheliale NP-pools in Actb–EGFP fluorescerende reportermuizen met MC38-tumoren. Afbeeldingen laten zien dat pools zich aan de abluminale zijde van endotheelcellen bevonden en zich voordeden ter hoogte van de endotheliale verbindingsopeningen. h , IVM-afbeeldingen die subendotheliale NP-pools tonen in 4T1-tumoren van muizen na behandelingen met PBS (i.t. injectie, Ctrl) of histamine (i.t. 1,65 mg kg –1 ). Aantal NP-pools per mm 2 vat in 4T1-tumoren van muizen na behandeling met histamine (n  = 3 biologisch onafhankelijke monsters). P  = 6,2 × 10  −5 . ik , Veranderingen in fluorescentie-intensiteit van NP's in individuele NP-pools en sporen van fluorescentie-intensiteit van NP-extravasatie uit de pool in de loop van de tijd (n  = 3 biologisch onafhankelijke monsters). De gepresenteerde afbeeldingen zijn representatief voor ten minste drie onafhankelijke experimenten. Gegevens in c , d en h worden weergegeven als gemiddelde ± s.d. Significante verschillen werden beoordeeld met behulp van een tweezijdige, ongepaarde Student t- testen (h ). Credit:Natuurnanotechnologie (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01498-w

Een team onder leiding van prof. Wang Yucai en universitair hoofddocent Jiang Wei van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) onthulde het mechanisme van de tumorvasculaire basaalmembranen (BM) die nanodeeltjes blokkeren ( NP's) voor de eerste keer en ontwikkelde een immuungestuurde strategie om de penetratie van NP's door de BM-barrière te vergroten. Hun werk werd gepubliceerd in Nature Nanotechnology .



Eerder onderzoek naar het nanotherapeutische transport van het vaatstelsel naar de tumor was voornamelijk afhankelijk van het Enhanced Permeability and Retention effect (EPR), dat gelooft dat NPs de vasculaire endotheliale barrière van de tumor kunnen passeren, de laatste verdediging van NP-penetratie, door gebruik te maken van de hoge permeabiliteit van tumorvaten. Uit klinische onderzoeken is echter gebleken dat NP's slechts ongeveer 0,7% van de medicijnen naar het tumorprobleem transporteren, wat wijst op andere mechanismen om de penetratie van NP's te belemmeren.

Om licht te werpen op dit ondergewaardeerde mechanisme, maakte het team gebruik van meerstaps niet-invasieve intravitale microscopie en onthulde dat de BM die de endotheelcellen en muurcellen van tumorvaten omringt de extravasatie van NP's ernstig belemmert, waardoor perivasculaire NP-pools in de subendotheliale leegte worden gevormd. P>

Na een nauwkeurige analyse van de ruimtelijke positionering, microstructuur en oorzaken van de NP-pools, ontdekte het team verder dat enzymafbraak van de BM de NP-pooling aanzienlijk zou kunnen verminderen, waardoor de transportefficiëntie van nanogeneeskunde zou worden vergroot. Op basis van deze bevinding ontwikkelde het team een ​​immuungestuurde strategie door gebruik te maken van de gelokaliseerde proteolytische enzymen die vrijkomen door inflammatoire leukocyten om een ​​tijdelijk venster op de BM te creëren, waardoor een explosieve afgifte van NP's diep in de tumor mogelijk wordt gemaakt, wat de verrijking van nanomedicijnen en het therapeutische effect aanzienlijk verbetert.

De studie stelt niet alleen een nieuwe transportstrategie voor nanogeneeskunde voor die verschilt van EPR, maar biedt ook een nieuwe theoretische ondersteuning voor de toepassing van nanotherapeutica bij kanker, waardoor het begrip van het transvasculaire transportmechanisme van NP's wordt bevorderd.

Meer informatie: Qin Wang et al, Doorbreken van de basaalmembraanbarrière om de nanotherapeutische toediening aan tumoren te verbeteren, Natuurnanotechnologie (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01498-w

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Polen geeft giftige algen de schuld van vissterfte in Oder
  2. Walviskarkas opgegraven van Australisch strand vanwege angst voor haaien
  3. Nieuwe studie verifieert meer manieren om te overleven voor bedreigde Chinook-zalm in de winter
  4. Hoe bacteriën zwemmen:onderzoekers ontdekken nieuwe mechanismen
  5. Twee nieuwe ontdekkingen werpen licht op het mysterie van hoe cellen omgaan met stress
  6. Team onthult regels voor het maken van ribben
  7. Wat is het Human Epigenome Project?
  8. Maak kennis met de nieuwe insectendodende dennenbomen van Utah:onderzoek modelleert de impact van de balsemwollige adelgid
  9. Teams van sperma zwemmen soepeler tegen de stroom in

Wetenschap