Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nieuw nanocomplex zet het immuunsysteem los op uitzaaiingen

Structuren en werkingsmechanisme van Comp-NP's voor de diagnose door beeldvorming en behandeling van tumoren door multimodale fotodynamische therapie en immunotherapie. a) Chemische structuren van een polymeer met een chromofoor voor beeldvorming bij bestraling bij 808 nm (P1) of een fotosensibilisator voor PDT bij bestraling bij 650 nm (P2). b) Zelfassemblage van de polymeren tot de nanodeeltjes NP1 en NP2. De theranostische nanodeeltjesformulering Comp-NPs wordt gegenereerd door NP1 en NP2 te mengen. c) Biologisch werkingsmechanisme van Comp-NP's door gecombineerde fotodynamische therapie en immunotherapie. Credit:Natuurcommunicatie (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40826-5

Een nieuw nanocomplex maakt een tumor onschadelijk en traint bovendien het immuunsysteem om metastasen op te sporen en te elimineren.



Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Dr. Johannes Karges van de Faculteit Scheikunde en Biochemie van de Ruhr Universiteit Bochum, Duitsland, heeft nanodeeltjes ontwikkeld die zich ophopen in kankercellen en deze elimineren nadat ze door licht zijn geactiveerd. Bovendien labelen ze ze zo dat immuuncellen leren vergelijkbare cellen door het hele lichaam te elimineren. Dit betekent dat zelfs niet-gedetecteerde uitzaaiingen kunnen worden behandeld. De onderzoekers presenteerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Communications .

De kwaadaardige aard van kanker betekent dat ze zich door het hele lichaam verspreiden:cellen van de primaire tumor groeien in het omliggende weefsel en reizen via de bloedbaan en het lymfestelsel naar afgelegen organen, waar ze secundaire metastatische tumoren vormen. “Hoewel we nu effectieve methoden hebben om primaire tumoren te bestrijden, zijn uitzaaiingen nog steeds erg moeilijk te behandelen”, legt Johannes Karges uit. "Negentig procent van de mensen die aan kanker overlijden, sterft aan uitzaaiingen en tumorregressie, niet aan de primaire tumor."

Samen met een internationaal team heeft hij een medicijn ontwikkeld, verpakt in nanodeeltjes die in de bloedbaan worden toegediend. "Tumoren groeien snel en ongecontroleerd, en hun weefsel is daardoor lek", beschrijft hij. "In tegenstelling tot gezonde weefsels hopen de nanodeeltjes zich daar dus gemakkelijk in op." Dit betekent ook dat de deeltjes zich bij voorkeur ophopen in tumorcellen.

Een team rond Johannes Karges heeft nanodeeltjes ontwikkeld die zich ophopen in kankercellen en deze elimineren nadat ze door licht zijn geactiveerd. Credit:RUB, Marquard

Stap één:een bekende tumor behandelen

Op het moment van toediening is het medicijn nog steeds niet effectief. Het heeft alleen effect als het wordt geactiveerd met licht. Als er in een gedetecteerde tumor voldoende nanodeeltjes aanwezig zijn, kunnen deze worden geactiveerd door bestraling met licht, bijvoorbeeld tijdens een operatie. Na deze energietoevoer zorgt de actieve soort ervoor dat immunogene celdood optreedt:de tumorcellen die de fotogeactiveerde nanodeeltjes bevatten, worden geëlimineerd en de met deze methode behandelde tumor verdwijnt.

Stap twee:immuuncellen op zoek sturen

Maar dat is niet alles. De nanodeeltjes en hun door licht geïnduceerde effect veroorzaken enorme oxidatieve stress in het endoplasmatisch reticulum van de cellen van de behandelde tumor. "Hierdoor wordt het eigen immuunsysteem van het lichaam gewaarschuwd", legt Karges uit.

“De immuuncellen onderkennen dat er bij dit soort cellen iets helemaal mis gaat, en dat zulke cellen daarom geëlimineerd moeten worden.” Dit geldt niet alleen voor de cellen van de met foto behandelde tumor zelf, maar voor alle cellen van dezelfde soort door het hele lichaam. "Dienovereenkomstig gaat het immuunsysteem op zoek naar verdere uitzaaiingen en maakt deze onschadelijk", zegt Karges.

Het onderzoeksteam bewees dit actieve principe in experimenten met kankercellen en in diermodellen. Ze pasten het toe om muizen effectief te behandelen bij wie cellen van uitgezaaide en ongeneeslijke menselijke tumoren waren geïmplanteerd.

"Nu zijn we op zoek naar industriële partners die ons willen helpen diepgaander onderzoek uit te voeren", zegt Karges. Hij verwacht dat er nog enkele jaren ontwikkelingswerk nodig zal zijn voordat de technologie op grote schaal kan worden gebruikt in klinische toepassingen.

Meer informatie: Huiling Zhou et al, Theranostische beeldvorming en multimodale fotodynamische therapie en immunotherapie met behulp van de mTOR-signaalroute, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40826-5

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door Ruhr-Universitaet-Bochum




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Waarom zingen mensen onder de douche?
  2. Waarom laten mensen twee sets tanden groeien? Deze buideldieren herschrijven het verhaal van tandheelkundige evolutie
  3. Metagenomische analysesoftware onthult nieuwe oorzaken van het ontstaan ​​van superbacteriën
  4. Wetenschappers hebben oude, bedreigde prikvissen gevonden in Queensland, 1400 km ten noorden van het eerder bekende verspreidingsgebied
  5. Wat zijn enkele kenmerken van DNA?
  6. Studie vindt minder vogeldiversiteit in stadsbossen
  7. Alles-in-één reparatiekit maakt CRISPR-genbewerking nauwkeuriger
  8. Knoflook kan chronische infecties bestrijden
  9. Hoe zou zout Gist beïnvloeden?

Wetenschap