Ny nanopartikel kan forbedre kræftdetektion, levering af medicin

(PhysOrg.com) - University of Florida-forskere har udviklet en ny nanopartikel, der kan forbedre kræftdetektion og medicinafgivelse. Partiklen, kaldet en 'micelle' og består af en klynge af molekyler kaldet aptamerer, genkender let tumorer og binder sig stærkt til dem. Det har også egenskaber, der gør det let at komme ind i celler til intracellulære undersøgelser og levering af lægemidler.

"Det er vigtigt, fordi vi kunne knytte et lægemiddel til aptameren, så stoffet kunne komme ind i en celle, " sagde Yanrong Wu, som for nylig afsluttede sin doktorgradsforskning ved UF. Wu var den første forfatter til et papir, der beskrev resultaterne i januar i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Ved at tillade mere målrettet behandling af syge celler, Micellerne ville hjælpe med at reducere skader på raske celler selv med store doser kemoterapi. Nuværende metoder ødelægger ofte normale celler, mens de forsøger at dræbe tumorceller.

I biologiske undersøgelser, molekyler kaldet "prober" har egenskaber, der gør dem i stand til at detektere andre molekyler eller organismer af interesse, såsom vira. Sammenlignet med eksisterende sonder som antistoffer, aptamererne byder på fordele med hensyn til nem produktion og identifikation, hurtigere responstid og meget lavere molekylvægt.

Aptamers, byggestenene i micellerne, er korte enkeltstrenge af DNA, der kan genkende andre molekyler baseret på en bestemt kemisk konformation.

I tidligere lægemiddelleveringstests, aptamerer alene kunne kun vedhæfte begrænsede lægemiddelmolekyler og undertiden ikke effektivt kunne genkende tumorceller, så UF-forskere rekonstruerede molekylet for at forbedre dets anvendelighed i biomedicinske undersøgelser i det vandige miljø inde i kroppen.

De forvandlede effektivt aptamer-molekylerne til en kombination af molekylær genkendelse og lægemiddelleveringssystem, der ledsager vanduopløselige forbindelser, såsom lægemidler, til celler ved at indkapsle dem inde i en vandopløselig struktur.

For at gøre det, holdet, ledet af Weihong Tan, V.T. og Louise Jackson professor i kemi ved College of Liberal Arts and Sciences og professor i fysiologi og funktionel genomik i UF College of Medicine, fastgjort en "vandhadende"-eller hydrofob-hale til aptamererne. De nye molekyler klynger sammen for at danne en micelle ved at stikke deres vandhatende haler sammen, kun afsløre den "vandglade"-eller hydrofile-del af strukturen. På den måde, Micellen kan beskytte vanduopløselige stoffer såsom lægemidler i dens centrum, og hjælpe med at føre dem ind i cellerne.

"Det var en slags stealth-situation, hvor cellen kun ser den hydrofile del, men indeni, stoffet er i den hydrofobe del, " sagde Nick Turro, William P. Schweitzer professor i kemi ved Columbia University, som ikke var involveret i undersøgelsen. "Dette åbner en række veje, der ikke var tilgængelige før."

I test, der efterligner fysiologiske forhold, micellerne var mere følsomme end de molekylære sonder alene. Micellen bandt stærkere til målceller. Det kan føre til lettere og tidligere påvisning af biomarkører for sygdomme som kræft.

"Når du taler om diagnose, disse aptamerer i miceller vil have et meget højere signal end individuelle aptamerer, så vi kan muligvis opdage meget små mængder af det stof, vi tester for, " sagde Tan, også medlem af UF Genetics Institute, UF Shands Cancer Center og Moffitt Cancer Center and Research Institute.

Micelstrukturerne kan også vise sig nyttige til mere præcist at bestemme, hvor meget sygt væv der efterlades efter kemoterapi eller kirurgi.

Nu hvor forskerne har demonstreret micellens evne til at binde sig under simulerede fysiologiske forhold, det næste skridt vil være at teste det i rigtige tumorer.