211service.com
Nytt nanovapen mot cancer
En ny klass av specialkonstruerade nanopartiklar som kan rikta in sig på, avbilda och döda tumörceller kan vara ett potent vapen mot cancer. Det nya nanokonstruerade systemet, designat av läkare och forskare James Baker och hans kollegor vid University of Michigan, innehåller guldnanopartiklar med förgrenade polymerer som kallas dendrimerer som spirar från nanopartikelns yta.
Nano vapen: En guld nanopartikel omsluten av trädliknande polymergrenar skulle kunna fungera som ett mångsidigt verktyg för att bekämpa cancer. Forskare kan fästa folsyra (rosa) och fluorescerande färgämne (grön) till nanopartikeln för att mål- och avbilda tumörer. Tumörceller skulle kunna dödas med cancerläkemedel, som är fästa på partikeln, och med lasrar som värmer upp guldet.
Partiklarna skulle kunna användas för att starta en multiprong attack mot tumörer. Dendrimerarmarna kan bära ett antal olika molekyler, inklusive molekyler som riktar sig mot cancerceller, fluorescerande avbildningsmedel och läkemedel som saktar ner eller dödar cellerna. När tillräckligt mycket av nanopartiklarna har samlats inuti cancerceller kan forskare döda tumörerna genom att använda laser eller infrarött ljus för att värma upp guldet som ligger inbäddat i dendrimererna. Nanopartiklarna kan alltså döda tumörer genom att kombinera kemisk terapi och sjukgymnastik, säger forskare vid University of Michigan Xiangyang Shi , som var involverad i arbetet.
I en tidning publicerad i julinumret av Små , visade forskarna inriktning och avbildning av cancerceller i en laboratorieskål med de nya guld-dendrimerhybridnanopartiklarna. De hakade fast fyra eller fem folsyra- och fluorescerande färgämnesmolekyler till var och en av dendrimergrenarna. Sedan bearbetade de partiklarna för att ta bort eventuell extra ytladdning, vilket kan göra de annars säkra polymererna giftiga.
Cancerceller har många fler folsyrareceptorer på sin yta än friska celler. De folsyrabelastade nanopartiklarna fäste vid mänskliga cancerceller, och cellerna svalde dem, tillsammans med folsyran. Partiklarna, som bara är tre nanometer breda, passerade lätt genom cellmembranet.
Med hjälp av ett mikroskop kunde forskarna se partiklarna som hade samlats inuti cellerna på grund av färgämnesmolekylerna. Guldet i partikeln ökade kontrasten tillräckligt mycket för att forskarna skulle se att partiklarna samlades inuti cellerna i små sfäriska strukturer som kallas lysosomer. Målet, säger Baker, är att göra partiklar som riktar sig mot cancergener inuti celler. Du skulle binda det här materialet till, låt oss säga, en onkogen i en cell och slå ut onkogenen utan att skada något annat, säger han.
Men först måste forskarna visa att deras material fungerar inuti djur. Många andra forskargrupper har utvecklat multifunktionella nanopartiklar för att söka upp cancerceller och leverera avbildningsmolekyler och läkemedel. Hundratals olika material genomgår nu tester - guldnanopartiklar, kiseldioxidnanopartiklar, polymerskal och guldbelagda glaspärlor, för att nämna några. För att fungera på människor måste all cancernanoterapi klara tre stora utmaningar: nanopartiklarna bör endast riktas mot cancerceller; alla nanopartiklar som inte ackumuleras inuti cellerna bör elimineras från kroppen; och partiklarna ska inte utlösa kroppens immunsvar.
Det första målet – att rikta in sig på tumörer – har inte varit lätt. Specificitet i läkemedelsleverans har historiskt sett varit ett mycket svårfångat mål, säger Mauro Ferrari, ordförande för den biomedicinska ingenjörsavdelningen vid University of Texas Health Science Center i Houston. Eftersom de nya partiklarna har dendrimerer som forskarna kan fästa olika målmolekyler på kan tekniken fungera. Men det verkliga testet kommer att vara att göra det inuti kroppen. Att rikta in sig på cancerceller kan göras på en miljon olika sätt i labbet, säger Ferrari. Men att översätta tekniken till djur och människor har visat sig vara mycket svårt.
Baker anser att polymerdendrimererna borde göra susen. I en studie från 2005 visade hans forskargrupp att dendrimermolekyler – utan guld inuti – som var laddade med folsyra och ett cancerläkemedel riktade sig specifikt mot mänskliga tumörer hos möss och bromsade eller dödade tumörerna mer effektivt än läkemedlet ensamt. Forskarna testar nu de nya guld-dendrimer-hybridpartiklarna i möss och förväntar sig att partiklarna är lika effektiva som de vanliga dendrimererna.
Den lilla storleken på de nya partiklarna bör säkerställa att de elimineras från kroppen. Partiklarna är mindre än de flesta andra nanopartikelsystem designade för cancerterapi, enligt Baker, så de bör inte ackumuleras i vitala organ som njure, lever eller lungor. Men deras ringa storlek kan ge upphov till andra säkerhetsproblem. Inuti djur eller människor kan nanopartiklarna komma in i andra celler, säger man Raoul Kopelman , en professor vid University of Michigan's Center for Biological Nanotechnology, som inte var involverad i det nya arbetet. Om man har att göra med djur eller människor finns det många sorters celler, säger Kopelman. Kommer de att komma in i andra celler som immunceller? Det måste testas.
Det viktigaste problemet att lösa, säger Ferrari, är hur man gör nanopartiklar som smygande kan undvika kroppens naturliga försvarsmekanismer och komma till tumörer. Kroppen har så många fällor som håller droger och nanopartiklar och allt som är främmande [från att hamna i] något av betydelse i kroppen, säger han. Om du kan bygga ovanpå dendrimerplattformen förmågan att ta dig över biologiska barriärer med stor effektivitet, då har vi ett stort genombrott.