211service.com
Magnetisk celleterapi
Stents er udvidelige stilladser i rustfrit stål, der almindeligvis bruges til at støtte åbne tilstoppede arterier. Men indsættelse af en stent kan beskadige en arteries indre foring, og stenterede arterier kan genlukke sig efter flere måneder, hvilket kan forårsage blodpropper og muligvis hjerteanfald. Nu har forskere ved Children's Hospital of Philadelphia udtænkt en måde at bruge bittesmå jernbærende nanopartikler og et magnetfelt til at dirigere celler med terapeutiske egenskaber til steder af stålstents. Cellerne kunne blandt andet hjælpe med at reparere arterielle skader og forhindre koagulation.
Strutter deres ting: Endotelceller fyldt med magnetiske nanopartikler lyser fluorescerende rødt på stiverne af en stålstent.
Stenter har været kendt for at fremkalde alvorlige traumer, siger Robert Levy, formand for pædiatrisk kardiologi ved Children's Hospital of Philadelphia. Reparation af blodkar med celleterapi er et meget vigtigt koncept, der kan realiseres med magnetisk målretning.
Levy og hans kolleger konstruerede nanopartikler, eller bittesmå kugler, af polymælkesyre, en biologisk nedbrydelig polymer, der bruges i suturer og andre medicinske anvendelser. Holdet fyldte derefter hver nanopartikel med en lille dosis magnetisk responsivt jernoxid og indsatte den i en bovin endotelcelle - en celle fundet i et blodkars indre foring. De bovine celler blev genetisk ændret til at udtrykke en fluorescerende markør, hvilket gjorde dem let påviselige.
Dernæst implanterede forskerne kirurgisk små metalstents i halspulsårerne hos levende rotter. De injicerede rotterne med en opløsning af behandlede endotelceller og skabte et stabilt magnetfelt omkring hver rotte ved hjælp af to store, eksterne elektromagnetiske spoler. Levy siger, at det magnetiske felt, han og hans kolleger anvendte, var mindre end en tiendedel af styrken af de felter, der blev genereret af konventionelle MR-maskiner. Efter 48 timer lavede holdet billeder af rotten ved hjælp af bioluminescensbilleddannelse.
Forskerne fandt ud af, at magnetfeltet fik cellerne til at migrere til metalstenterne under to scenarier: når celler blev injiceret direkte i halspulsåren, nær stentens placering, og når de blev injiceret længere væk, i aortabuen, hvorfra de kunne have forgrenet sig til alle områder af kroppen. I test, der ikke brugte et magnetfelt, migrerede cellerne gennem hele kroppen med lidt retning.
Magnetisk styring af celler, især endotelceller, til steder af metalstents kan have en betydelig terapeutisk effekt, siger Levy. Under kirurgisk implantation har stenter en tendens til at skrabe endotelceller af, hvis normale funktioner omfatter at hjælpe med at forhindre blodpropper. Endotelceller er også barrierer for inflammatoriske celler. Mens inflammatoriske celler normalt flokkes til en skade for at hjælpe med at reparere den, opbygges de i fravær af endotelceller for meget, hvilket skaber arteriel blokering. I de senere år er stents blevet konstrueret til at frigive antikoagulationsmedicin for at forhindre arterier i at genlukke. Men sådanne lægemiddelfrigørende stents har deres egne problemer, herunder at forhindre endotelceller i at regenerere.
For to år siden bemærkede klinikere, at patienter i et betydeligt antal havde problemer med disse stenter, sandsynligvis fordi endotelet ikke var ordentligt helet, siger Levy. Der opstod koagulering, myokardieinfarkter og pludselige dødsfald, og dette har forårsaget et stort tumult over stentbrug.
Levy håber, at magnetisk styring af nye endotelceller til blodkar kan løse mange af de problemer, som stents i øjeblikket står over for. Hans hold planlægger at fortsætte med at eksperimentere på rotter ved at bruge endotelceller fra rotter i stedet for køer for at minimere risikoen for afstødning. Nu hvor han har fundet en måde at dirigere celler til metalstents, kigger Levy også på andre potentielle terapier, herunder nitrogenoxid, som er kendt for at slappe af og udvide blodkarrene. Han er i øjeblikket i gang med at konstruere celler til genetisk at udtrykke enzymer, der producerer nitrogenoxid, og han vil i sidste ende fylde dem med jernoxid-nanopartikler, der vil drive dem til stentstederne, hvilket yderligere åbner arterier.
Levy tilføjer, at den magnetiske-baserede teknik har applikationer uden for kardiovaskulær terapi. For eksempel ved behandling af lungekræft bruger klinikere ofte metalstents til at holde luftvejene åbne. Imidlertid kan en patients tumor fortsætte med at vokse og til sidst blokere passagen på trods af stenting. Magnetisk målrettede terapier kan hjælpe med at levere specifikke lægemidler til stentsteder for at behandle tumorer, ud over at holde luftvejene åbne.
Metalliske implantater er også meget brugt i andre områder, såsom ortopædi, til komplekse brud og korrigering af spinal krumning, hvor celleterapier også kan være nyttige, siger Levy. Stålimplantater er meget brugt i medicin, og der er alle mulige situationer, hvor applikationer kan bruges.
Derudover forestiller Levy sig, at sådanne terapier kan anvendes ved hjælp af konventionelle MR-maskiner. Det magnetiske felt, der genereres af MRI-kerner, er en størrelsesorden mere kraftfuldt end dem, Levy brugte i sine eksperimenter, så færre jernoxid-nanopartikler kunne producere den samme effekt.
Robert Langer, institutprofessor ved MIT, mener, at Levys teknik er et lovende skridt mod rettet celleterapi. De var i stand til at lokalisere flere stoffer til de målrettede områder, siger han. Jeg synes, det er en god idé, der har et stort potentiale.