Sporing af nye kræftdræbende partikler med MR

Forskere ved Rice University og Baylor College of Medicine (BCM) har skabt en enkelt nanopartikel, der kan spores i realtid med MRI, når den er hjemme på kræftceller, mærker dem med et fluorescerende farvestof og dræber dem med varme. Alt-i-én-partiklen er et af de første eksempler fra et voksende felt kaldet "theranostics", der udvikler teknologier, læger kan bruge til at diagnosticere og behandle sygdomme i en enkelt procedure.

Forskningen er tilgængelig online i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer . Tests hidtil involverer laboratoriecellekulturer, men forskerne sagde, at MR-sporing vil være særligt fordelagtigt, da de bevæger sig mod forsøg på dyr og mennesker.

"Nogle af de mest essentielle spørgsmål inden for nanomedicin i dag handler om biodistribution - hvor partikler går ind i kroppen, og hvordan de kommer dertil, " sagde undersøgelsens medforfatter Naomi Halas. "Ikke-invasive tests for biodistribution vil være enormt nyttige på vejen til FDA-godkendelse, og denne teknik - at tilføje MRI-funktionalitet til den partikel, du tester og bruger til terapi - er en meget lovende måde at gøre dette på."

Halas, Rices Stanley C. Moore professor i elektro- og computerteknik og professor i kemi og biomedicinsk teknik, er en pioner inden for nanomedicin. Alt-i-én-partiklerne er baseret på nanoskaller - partikler, hun opfandt i 1990'erne, som i øjeblikket er i kliniske forsøg med mennesker til kræftbehandling. Nanoskaller høster laserlys, der normalt ville passere uskadeligt gennem kroppen og omdanne det til tumor-dræbende varme.

Ved design af den nye partikel, Halas samarbejdede med Amit Joshi, adjunkt i BCM's afdeling for molekylær billeddannelse, at modificere nanoskaller ved at tilføje et fluorescerende farvestof, der lyser, når det rammes af nær-infrarødt (NIR) lys. NIR lys er usynligt og harmløst, så NIR-billeddannelse kunne give læger et middel til at diagnosticere sygdomme uden operation.

Ved at studere måder at fastgøre farvestoffet på, Halas' kandidatstuderende, Rizia Bardhan, fandt ud af, at farvestofmolekyler udsendte 40-50 gange mere lys, hvis der blev efterladt et lille hul mellem dem og overfladen af ​​nanoskallen. Mellemrummet var kun et par nanometer bredt, men i stedet for at spilde pladsen, Bardhan indsatte et lag jernoxid, som ville kunne påvises med MR. Forskerne vedhæftede også et antistof, der lader partiklerne binde sig til overfladen af ​​bryst- og æggestokkræftceller.

I laboratoriet, holdet sporede de fluorescerende partikler og bekræftede, at de var rettet mod kræftceller og ødelagde dem med varme. Joshi sagde, at det næste skridt vil være at ødelægge hele tumorer i levende dyr. Han anslår, at test på mennesker er mindst to år væk, men det ultimative mål er et system, hvor en patient får et skud indeholdende nanopartikler med antistoffer, der er skræddersyet til patientens kræftsygdom. Ved hjælp af NIR-billeddannelse, MR eller en kombination af de to, læger ville observere partiklernes fremgang gennem kroppen, identificere områder, hvor der findes tumorer, og dræbe dem derefter med varme.

"Denne partikel giver fire muligheder - to til billeddannelse og to til terapi, "Joshi sagde. "Vi forestiller os dette som en platformsteknologi, der vil præsentere praktiserende læger for et udvalg af muligheder for rettet behandling."

Til sidst, Joshi sagde, han håber at udvikle specifikke versioner af de partikler, der kan angribe kræft på forskellige stadier, især tidlige stadier af kræft, som er svær at diagnosticere og behandle med den nuværende teknologi. Forskerne forventer også at bruge forskellige antistofmærker til at målrette mod specifikke former for sygdommen. Halas sagde, at holdet har været omhyggeligt med at vælge komponenter, der enten allerede er godkendt til medicinsk brug eller allerede er i kliniske forsøg.

"Det der er rart er, at hver enkelt komponent af dette er blevet godkendt eller er på vej mod FDA-godkendelse, " sagde Halas. "Vi sammensætter komponenter, der alle har gode, dokumenterede track records."

Mere information: Nanoskaller med målrettet simultan forbedring af magnetisk og optisk billeddannelse og fototermisk terapeutisk respons, DOI:10.1002/adfm.200901235

Kilde:Rice University (nyheder:web)