211service.com
Nowa Nano Broń przeciwko Rakowi
Nowa klasa specjalnie zaprojektowanych nanocząstek, które mogą celować, obrazować i zabijać komórki nowotworowe, może być potężną bronią przeciwko rakowi. Nowy nanoinżynieryjny system zaprojektowany przez lekarza i badacza James Baker i jego koledzy z University of Michigan zawiera nanocząstki złota z rozgałęzionymi polimerami zwanymi dendrymerami, które wyrastają z powierzchni nanocząstek.
Broń nano: Nanocząsteczka złota otoczona podobnymi do drzewa gałęziami polimeru może działać jako uniwersalne narzędzie do walki z rakiem. Naukowcy mogą dołączyć kwas foliowy (różowy) i barwnik fluorescencyjny (zielony) do nanocząstki w celu namierzenia i obrazowania guza. Komórki nowotworowe mogą zostać zabite lekami przeciwnowotworowymi, które są przyczepione do cząsteczki, oraz laserami, które podgrzewają złoto.
Cząsteczki mogłyby zostać wykorzystane do przeprowadzenia wielokierunkowego ataku na nowotwory. Ramiona dendrymeru mogą zawierać wiele różnych cząsteczek, w tym cząsteczki nakierowane na komórki rakowe, środki do obrazowania fluorescencyjnego oraz leki spowalniające lub zabijające komórki. Gdy wystarczająca ilość nanocząstek zgromadzi się w komórkach rakowych, naukowcy mogliby zabić guzy za pomocą laserów lub światła podczerwonego do podgrzania złota osadzonego w dendrymerach. Nanocząsteczki mogą zatem zabijać nowotwory, łącząc terapię chemiczną i fizjoterapię, mówi badacz z University of Michigan Xiangyang Shi , który był zaangażowany w pracę.
W artykule opublikowanym w lipcowym numerze Mały , naukowcy zademonstrowali celowanie i obrazowanie komórek rakowych w naczyniu laboratoryjnym za pomocą nowych nanocząsteczek hybrydowych dendrymerów złota. Podłączyli cztery lub pięć cząsteczek kwasu foliowego i barwnika fluorescencyjnego do każdej z gałęzi dendrymeru. Następnie przetworzyli cząsteczki, aby usunąć dodatkowy ładunek powierzchniowy, który może sprawić, że skądinąd bezpieczne polimery będą toksyczne.
Komórki rakowe mają na swojej powierzchni znacznie więcej receptorów kwasu foliowego niż zdrowe komórki. Nanocząsteczki obciążone kwasem foliowym przyczepiły się do ludzkich komórek rakowych, a komórki połykały je wraz z kwasem foliowym. Cząsteczki o szerokości zaledwie trzech nanometrów z łatwością przechodzą przez błonę komórkową.
Za pomocą mikroskopu naukowcy mogli zobaczyć cząsteczki, które nagromadziły się w komórkach z powodu cząsteczek barwnika. Złoto w cząstce wzmocniło kontrast na tyle, aby naukowcy mogli zobaczyć, że cząstki zgromadziły się wewnątrz komórek w maleńkie kuliste struktury zwane lizosomami. Celem, jak mówi Baker, jest wytworzenie cząstek, które celują w geny raka wewnątrz komórek. Związałbyś ten materiał, powiedzmy, z onkogenem w komórce i znokautowałbyś onkogen bez szkody dla niczego innego, mówi.
Ale najpierw naukowcy będą musieli wykazać, że ich materiał działa wewnątrz zwierząt. Wiele innych grup badawczych opracowało wielofunkcyjne nanocząsteczki do wyszukiwania komórek rakowych i dostarczania cząsteczek obrazujących i leków. Setki różnych materiałów są obecnie poddawane testom – między innymi nanocząsteczki złota, nanocząsteczki krzemionki, powłoki polimerowe i kulki szklane pokryte złotem. Aby działać na ludziach, każda nanoterapia raka musi sprostać trzem głównym wyzwaniom: nanocząsteczki powinny być ukierunkowane tylko na komórki rakowe; wszelkie nanocząsteczki, które nie gromadzą się w komórkach, powinny zostać usunięte z organizmu; a cząsteczki nie powinny wyzwalać odpowiedzi immunologicznej organizmu.
Pierwszy cel – celowanie w nowotwory – nie był łatwy. Specyfika dostarczania leków była historycznie bardzo nieuchwytnym celem, mówi Mauro Ferrari, przewodniczący wydziału inżynierii biomedycznej w University of Texas Health Science Center w Houston. Ponieważ nowe cząsteczki mają dendrymery, do których naukowcy mogą przyczepiać różne cząsteczki celujące, technika może zadziałać. Ale prawdziwym testem będzie robienie tego wewnątrz ciała. Ferrari mówi, że celowanie w komórki rakowe można przeprowadzić w laboratorium na milion różnych sposobów. Ale przełożenie tej techniki na zwierzęta i ludzi okazało się bardzo trudne.
Baker uważa, że dendrymery polimerowe powinny załatwić sprawę. W badaniu z 2005 r. jego zespół badawczy wykazał, że cząsteczki dendrymerów – bez złota w środku – które zostały naładowane kwasem foliowym i lekiem przeciwnowotworowym, celowały w ludzkie guzy u myszy i spowalniały lub zabijały guzy skuteczniej niż sam lek. Naukowcy testują teraz nowe, hybrydowe cząsteczki złota i dendrymerów na myszach i oczekują, że będą one tak samo skuteczne jak zwykłe dendrymery.
Niewielki rozmiar nowych cząstek powinien zapewnić ich eliminację z organizmu. Według Bakera cząsteczki są mniejsze niż większość innych systemów nanocząsteczkowych przeznaczonych do leczenia raka, więc nie powinny gromadzić się w ważnych narządach, takich jak nerki, wątroba czy płuca. Ale ich mały rozmiar może rodzić inne problemy z bezpieczeństwem. Wewnątrz zwierząt lub ludzi nanocząsteczki mogą dostać się do innych komórek, mówi Raoul Kopelman , profesor w Centrum Nanotechnologii Biologicznej Uniwersytetu Michigan, który nie był zaangażowany w nowe prace. Jeśli masz do czynienia ze zwierzętami lub ludźmi, istnieje wiele rodzajów komórek – mówi Kopelman. Czy dostaną się do innych komórek, takich jak komórki odpornościowe? Trzeba to przetestować.
Najważniejszym problemem do rozwiązania, mówi Ferrari, jest to, jak stworzyć nanocząsteczki, które mogą ukradkiem unikać naturalnych mechanizmów obronnych organizmu i dostać się do guzów. Ciało ma tak wiele min-pułapek, które powstrzymują leki, nanocząsteczki i wszystko, co obce, przed przedostaniem się do czegokolwiek, co ma znaczenie w ciele, mówi. Jeśli możesz zbudować na platformie dendrymerowej zdolność do pokonywania barier biologicznych z dużą wydajnością, to mamy wielki przełom.