211service.com
Nyt nanovåben mod kræft
En ny klasse af specielt konstruerede nanopartikler, der kan målrette, afbilde og dræbe tumorceller, kan være et potent våben mod kræft. Det nye nanokonstruerede system, designet af læge og forsker James Baker og hans kolleger ved University of Michigan, indeholder guld-nanopartikler med forgrenede polymerer kaldet dendrimerer, der spirer ud af nanopartiklernes overflade.
Nano våben: En guld nanopartikel indhyllet i trælignende polymergrene kunne fungere som et multifunktionelt værktøj til at bekæmpe kræft. Forskere kan vedhæfte folinsyre (lyserød) og fluorescerende farvestof (grøn) til nanopartiklerne for at målrette og afbilde tumorer. Tumorceller kunne dræbes med kræftlægemidler, som er knyttet til partiklen, og med lasere, der varmer guldet op.
Partiklerne kunne bruges til at lancere et multiprong-angreb mod tumorer. Dendrimerarmene kan bære en række forskellige molekyler, herunder molekyler, der målretter mod kræftceller, fluorescerende billeddannende midler og lægemidler, der bremser eller dræber cellerne. Når nok af nanopartiklerne har samlet sig inde i kræftcellerne, kunne forskere dræbe tumorerne ved at bruge lasere eller infrarødt lys til at opvarme guldet, der ligger inde i dendrimererne. Nanopartiklerne kunne således dræbe tumorer ved at kombinere kemisk terapi og fysioterapi, siger forsker ved University of Michigan Xiangyang Shi , der var involveret i arbejdet.
I et papir offentliggjort i juli-nummeret af Lille , demonstrerede forskerne målretning og billeddannelse af kræftceller i en laboratorieskål med de nye guld-dendrimer hybrid nanopartikler. De hægtede fire eller fem folinsyre- og fluorescerende farvestof-molekyler til hver af dendrimergrenene. Derefter behandlede de partiklerne for at fjerne enhver ekstra overfladeladning, som kan gøre de ellers sikre polymerer giftige.
Kræftceller har mange flere folinsyre-receptorer på deres overflade, end raske celler gør. De folinsyreladede nanopartikler fæstnede sig til menneskelige kræftceller, og cellerne slugte dem sammen med folinsyren. Partiklerne, der kun er tre nanometer brede, passerede let gennem cellemembranen.
Ved hjælp af et mikroskop kunne forskerne se de partikler, der havde samlet sig inde i cellerne på grund af farvestofmolekylerne. Guldet i partiklen forstærkede kontrasten nok til, at forskerne kunne se, at partiklerne samlede sig inde i cellerne i små sfæriske strukturer kaldet lysosomer. Målet, siger Baker, er at lave partikler, der målretter mod kræftgener inde i celler. Du ville binde dette materiale til, lad os sige, et onkogen i en celle og slå onkogenet ud uden at skade noget andet, siger han.
Men først skal forskerne vise, at deres materiale virker inde i dyr. Mange andre forskningsgrupper har udviklet multifunktionelle nanopartikler til at opsøge kræftceller og levere billeddannende molekyler og lægemidler. Hundredvis af forskellige materialer gennemgår nu tests - guldnanopartikler, silicananopartikler, polymerskaller og guldbelagte glasperler, for at nævne nogle få. For at virke på mennesker skal enhver kræftnanoterapi klare tre store udfordringer: nanopartiklerne bør kun målrette mod kræftceller; alle nanopartikler, der ikke akkumuleres inde i celler, bør fjernes fra kroppen; og partiklerne bør ikke udløse kroppens immunrespons.
Det første mål – at målrette mod tumorer – har ikke været let. Specificitet i lægemiddellevering har historisk set været et meget uhåndgribeligt mål, siger Mauro Ferrari, formand for biomedicinsk-ingeniørafdelingen ved University of Texas Health Science Center i Houston. Fordi de nye partikler har dendrimerer, som forskerne kan fastgøre forskellige målmolekyler på, kan teknikken måske virke. Men den virkelige test vil være at gøre det inde i kroppen. Målretning mod kræftceller kan gøres på en million forskellige måder i laboratoriet, siger Ferrari. Men at omsætte teknikken til dyr og mennesker har vist sig at være meget vanskelig.
Baker mener, at polymerdendrimererne burde gøre tricket. I en undersøgelse fra 2005 viste hans forskerhold, at dendrimer-molekyler - uden guld indeni - der var fyldt med folinsyre og et kræftlægemiddel specifikt målrettede humane tumorer i mus og bremsede eller dræbte tumorerne mere effektivt end stoffet alene. Forskerne tester nu de nye guld-dendrimer-hybridpartikler i mus og forventer, at partiklerne er lige så effektive som de almindelige dendrimerer.
Den lille størrelse af de nye partikler skal sikre, at de bliver elimineret fra kroppen. Partiklerne er ifølge Baker mindre end de fleste andre nanopartikelsystemer designet til kræftbehandling, så de bør ikke ophobes i vitale organer såsom nyre, lever eller lunger. Men deres lille størrelse kan rejse andre sikkerhedsproblemer. Inde i dyr eller mennesker kunne nanopartiklerne komme ind i andre celler, siger Raoul Kopelman , en professor ved University of Michigan's Center for Biological Nanotechnology, som ikke var involveret i det nye arbejde. Hvis man har med dyr eller mennesker at gøre, er der mange slags celler, siger Kopelman. Vil de komme ind i andre celler som immunceller? Det skal testes.
Det vigtigste problem at løse, siger Ferrari, er, hvordan man laver nanopartikler, der snigende kan undgå kroppens naturlige forsvarsmekanismer og komme til tumorer. Kroppen har så mange booby-fælder, der holder stoffer og nanopartikler og alt, der er fremmed, fra at komme ind i noget af betydning i kroppen, siger han. Hvis du kan bygge oven på dendrimer-platformen evnen til at komme på tværs af biologiske barrierer med stor effektivitet, så har vi et stort gennembrud.