Forskere bruger katalysatorer til at ødelægge kræftceller indefra

At bruge "trojanske heste" til at bekæmpe kræft inde fra selve tumorcellerne uden at beskadige sundt væv er formålet med dette nye værktøj skabt af forskere fra University of Granada (UGR), Institute of Nanoscience of Aragon (INA), universitetet i Zaragoza, og Cancer Research UK Edinburgh Centre ved University of Edinburgh.

Forskerne har brugt exosomer som "trojanske heste" til at levere palladium (Pd) katalysatorer til kræftceller. "Vi introducerer katalysatoren i små vesikler eller exosomer på størrelse med omkring 100 nanometer, som er i stand til at rejse lige inde i tumorcellen. Når først der, de katalyserer en reaktion, der omdanner et passivt molekyle til et potent anticancermiddel, " forklarer professor Jesús Santamaría fra University of Zaragoza, WHO, sammen med doktor Asier Unciti-Broceta fra University of Edinburgh, har ledet denne undersøgelse udgivet af det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Naturkatalyse .

At deltage i forskningen, med titlen "Cancer-afledte exosomer fyldt med ultratynde palladium nanoark til målrettet bioortogonal katalyse, " er Belén Rubio Ruiz fra UGR, María Sancho, Viktor Sebastián, og Manuel Arruebo fra University of Zaragoza, og Pilar Martín-Duque fra Aragonese Foundation for Research &Development (ARAID), et agentur oprettet af Aragoniens regering inden for INA. Arbejdet er udført i samarbejde med forskningsgruppen fra University of Edinburgh, ledet af Dr. Asier Unciti-Broceta.

At dræbe en kræftcelle er ligetil:Der er mange giftige molekyler, der kan udføre opgaven. Udfordringen er kun at målrette det giftige molekyle mod kræftcellen, og ikke ved raske celler. Denne mangel på selektivitet i at styre kræftmedicin er årsagen til de ofte ødelæggende bivirkninger, som kræftpatienter oplever under kemoterapibehandling. I stedet for at injicere sådanne stoffer i blodbanen, det ville være meget bedre, hvis de kunne fremstilles direkte inde i kræftcellerne. Og det er netop, hvad dette internationale hold af videnskabsmænd har opnået.

"Vi bruger katalysatorer i mange aspekter af hverdagen, fordi de genererer kemiske reaktioner, som ellers ikke ville være mulige. F.eks. de gasser, som vores biler udsender, passerer gennem en katalysator for at gøre dem mindre skadelige for miljøet og vores sundhed, " kommenterer Belén Rubio Ruiz. Det er derfor overraskende, at katalyse, som er kendt for at være så nyttig på så mange områder, er praktisk talt uhørt inden for onkologi. "Dette skyldes det faktum, at der er enorme forhindringer:at identificere egnede katalysatorer og reaktioner og, først og fremmest, leverer katalysatorerne direkte ind i målcellerne, og ikke andre."

Nøglen:Exosomer

Imidlertid, exosomer kan vise sig at være nøglen. Exosomer udskilles af de fleste celler og er omgivet af en membran, der indeholder elementer, der er karakteristiske for den celle, de stammer fra. Dette gør dem selektive (takket være fænomenet tropisme over for oprindelsescellerne), og gør det muligt for dem at bære en terapeutisk belastning fortrinsvis til den oprindelige celle, selv i nærværelse af andre celler.

Forfatterne af undersøgelsen har fundet en måde at inducere syntesen af ​​katalysatorer (Pd nanosheets med en tykkelse på lidt over en nanometer) inde i tumorcelle exosomer uden at forstyrre egenskaberne af deres membraner - og dermed omdanne exosomer til "trojanske heste", der er i stand til at leverer katalysatoren til progenitor-kræftcellerne. Når først der, de katalyserer in situ syntesen af ​​en anticancerforbindelse (panobinostat, et kræftlægemiddel godkendt i 2015).

Efter at have demonstreret effektiviteten af ​​denne proces i deres undersøgelse, forskerne observerer:"Vi indsamlede exosomer af den samme type kræftcelle, som skulle behandles, vi fyldte dem med palladiumkatalysatoren og returnerede dem til dyrkningsmediet. der, takket være deres selektive tropisme, exosomer leverer katalysatoren til den oprindelige celle. En gang indenfor, katalysatoren omdanner den inaktive panobinostat til sin aktive og giftige form, dermed dræbe tumorcellen lige hvor vi vil:lige inde i tumorcellen."

Nøglen til processen er selektiviteten af ​​transportmekanismen medieret af exosomer. Takket være denne selektivitet, panobinostat dannes kun i de celler, som katalysatoren har nået, og derfor forårsager det fortrinsvis de oprindelige tumorcellers død, mens dødeligheden blandt andre celler er meget lavere.