211service.com
Magnetisk cellterapi
Stentar är expanderbara ställningar i rostfritt stål som vanligtvis används för att stötta igen igensatta artärer. Men att sätta in en stent kan skada en artärs inre beklädnad, och stentade artärer kan återförslutas efter flera månader, vilket kan orsaka blodproppar och möjligen hjärtinfarkt. Nu har forskare vid barnsjukhuset i Philadelphia utarbetat ett sätt att använda små järnbärande nanopartiklar och ett magnetfält för att styra celler med terapeutiska egenskaper till platserna för stålstentar. Cellerna kan bland annat hjälpa till att reparera artärskador och förhindra koagulering.
Strutar deras grejer: Endotelceller laddade med magnetiska nanopartiklar lyser fluorescerande rött på strävorna på en stålstent.
Stentar har varit kända för att inducera allvarliga trauman, säger Robert Levy, ordförande för pediatrisk kardiologi vid Children's Hospital of Philadelphia. Att reparera blodkärl med cellterapi är ett mycket viktigt koncept som kan realiseras med magnetisk målinriktning.
Levy och hans kollegor konstruerade nanopartiklar, eller små sfärer, av polymjölksyra, en biologiskt nedbrytbar polymer som används i suturer och andra medicinska tillämpningar. Teamet laddade sedan varje nanopartikel med en liten dos av magnetiskt känslig järnoxid och satte in den i en bovin endotelcell - en cell som finns i ett blodkärls inre slemhinna. De bovina cellerna förändrades genetiskt för att uttrycka en fluorescerande markör, vilket gjorde dem lätta att detektera.
Därefter implanterade forskarna kirurgiskt små metallstentar i halspulsådrorna hos levande råttor. De injicerade råttorna med en lösning av behandlade endotelceller och skapade ett stadigt magnetfält runt varje råtta med hjälp av två stora, externa elektromagnetiska spolar. Levy säger att det magnetiska fältet han och hans kollegor applicerade var mindre än en tiondel av styrkan hos de fält som genererades av konventionella MRI-maskiner. Efter 48 timmar skapade teamet bilder av råttan med hjälp av bioluminescensavbildning.
Forskarna fann att magnetfältet fick cellerna att migrera till metallstentarna under två scenarier: när celler injicerades direkt i halspulsådern, nära stentens plats, och när de injicerades längre bort, i aortabågen, varifrån de kunde ha förgrenat sig till alla delar av kroppen. I tester som inte använde ett magnetfält migrerade cellerna genom hela kroppen med liten riktning.
Att magnetiskt rikta celler, särskilt endotelceller, till platserna för metallstentar kan ha en betydande terapeutisk effekt, säger Levy. Under kirurgisk implantation tenderar stentar att skrapa bort endotelceller, vars normala funktioner inkluderar att hjälpa till att förhindra blodpropp. Endotelceller är också barriärer för inflammatoriska celler. Medan inflammatoriska celler normalt flockas till en skada för att hjälpa till att reparera den, i frånvaro av endotelceller, bygger de upp överdrivet mycket, vilket skapar arteriell blockering. Under de senaste åren har stentar konstruerats för att frigöra antikoagulationsläkemedel för att förhindra artärer från att återförslutas. Men sådana läkemedelsfrisättande stentar har sina egna problem, inklusive att förhindra endotelceller från att regenerera.
För två år sedan märkte läkare att patienter i betydande antal hade problem med dessa stentar, förmodligen för att endotelet inte läktes ordentligt, säger Levy. Koagulering, hjärtinfarkter och plötsliga dödsfall inträffade, och detta har orsakat ett stort uppståndelse över stentanvändning.
Levy hoppas att magnetisk styrning av nya endotelceller till blodkärl kan lösa många av de problem som stentar för närvarande står inför. Hans team planerar att fortsätta experimentera på råttor, använda endotelceller från råttor istället för kor, för att minimera risken för avstötning. Nu när han har hittat ett sätt att styra celler till metallstentar, tittar Levy också på andra potentiella terapier, inklusive kväveoxid, som är känt för att slappna av och vidga blodkärlen. Han konstruerar för närvarande celler för att genetiskt uttrycka enzymer som producerar kväveoxid, och han kommer så småningom att ladda dem med nanopartiklar av järnoxid som kommer att driva dem till stentplatserna, vilket ytterligare öppnar artärer.
Levy tillägger att den magnetiska baserade tekniken har tillämpningar utanför kardiovaskulär terapi. Till exempel, vid behandling av lungcancer använder läkare ofta metallstentar för att hålla luftvägarna öppna. En patients tumör kan dock fortsätta att växa och så småningom hindra passagen trots stentningen. Magnetiskt riktade terapier kan hjälpa till att leverera specifika läkemedel till stentplatser för att behandla tumörer, förutom att hålla luftvägarna öppna.
Metalliska implantat används också i stor utsträckning inom andra områden, som ortopedi, för komplexa frakturer och korrigering av spinal krökning, där cellterapier också kan vara till hjälp, säger Levy. Stålimplantat används ofta inom medicin, och det finns alla möjliga situationer där applikationer kan användas.
Dessutom föreställer sig Levy att sådana terapier kan tillämpas med hjälp av konventionella MRI-maskiner. Magnetfältet som genereras av MRI-kärnor är en storleksordning kraftigare än de som Levy använde i sina experiment, så färre järnoxidnanopartiklar skulle kunna ge samma effekt.
Robert Langer, institutsprofessor vid MIT, anser att Levys teknik är ett lovande steg mot riktade cellterapier. De kunde lokalisera mer droger till de riktade områdena, säger han. Jag tycker att det är en bra idé som har mycket potential.