Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskere bruger nanopartikler til at bekæmpe kræft

Shanta Dhar, ret, og Sean Marrache arbejder i Dhars NanoTherapeutics Research Laboratory ved University of Georgia. Kredit:Paul Efland/UGA

Forskere ved University of Georgia er ved at udvikle en ny behandlingsteknik, der bruger nanopartikler til at omprogrammere immunceller, så de er i stand til at genkende og angribe kræft. Resultaterne blev offentliggjort for nylig i den tidlige online-udgave af ACS Nano .

Den menneskelige krop opererer under en konstant tilstand af krigsret. Den øverste blandt de håndhævere, der er anklaget for at opretholde orden, er immunsystemet, et komplekst netværk, der opsøger og ødelægger de horder af invaderende bakterier og vira, der truer det økologiske samfund, mens det går i gang med sit arbejde.

Immunsystemet er godt til sit arbejde, men det er ikke perfekt. De fleste kræftceller, for eksempel, er i stand til at undgå påvisning af immunsystemet, fordi de minder så meget om normale celler, efterlader kræftcellerne frie til at formere sig og vokse til livstruende tumorer, mens kroppens eneste beskyttere forbliver uvidende.

Shanta Dhar og hendes kolleger giver immunsystemet et boost gennem deres forskning.

"Det, vi arbejder på, er specifikt rettet mod brystkræft, " sagde Dhar, undersøgelsens medforfatter og en assisterende professor i kemi ved UGA Franklin College of Arts and Sciences. "Vores papir rapporterer for første gang, at vi kan stimulere immunsystemet mod brystkræftceller ved hjælp af mitokondrier-målrettede nanopartikler og lys ved hjælp af en ny vej."

I deres eksperimenter, Dhar og hendes kolleger udsatte kræftceller i en petriskål for specialdesignede nanopartikler 1, 000 gange finere end bredden af ​​et menneskehår. Nanopartiklerne invaderer cellen og trænger ind i mitokondrierne - de organeller, der er ansvarlige for at producere den energi, en celle har brug for for at vokse og replikere.

De aktiverede derefter nanopartiklerne inde i kræftcellerne ved at udsætte dem for et vævsgennemtrængende laserlys med lang bølgelængde. Når først aktiveret, nanopartiklerne forstyrrer kræftcellens normale processer, til sidst fører til dens død.

De døde kræftceller blev opsamlet og udsat for dendritiske celler, en af ​​kernekomponenterne i det menneskelige immunsystem. Det, forskerne så, var bemærkelsesværdigt.

"Vi er i stand til potentielt at overvinde nogle af de traditionelle ulemper ved nutidens dendritiske celle immunterapi, " sagde Sean Marrache, en kandidatstuderende i Dhars laboratorium. "Ved at målrette nanopartikler til kræftcellers mitokondrier og udsætte dendritiske celler for disse aktiverede kræftceller, vi fandt ud af, at de dendritiske celler producerede en høj koncentration af kemiske signaler, som de normalt ikke producerer, og disse signaler har traditionelt været integreret i at producere effektiv immunstimulering."

Dhar tilføjede, at "dendritiske celler genkendte kræften som noget fremmed og begyndte at producere høje niveauer af interferon-gamma, som advarer resten af ​​immunsystemet om en fremmed tilstedeværelse og signalerer det til at angribe. Vi brugte dybest set kræften mod sig selv«.

Hun advarer om, at resultaterne er foreløbige, og tilgangen virker kun med visse former for brystkræft. Men hvis forskere kan forfine processen, denne teknologi kan en dag tjene som grundlaget for en ny kræftvaccine, der både bruges til at forebygge og behandle sygdomme.

"Vi håber især, at denne teknik kan hjælpe patienter med fremskreden metastatisk sygdom, der har spredt sig til andre dele af kroppen, " sagde Dhar, som også er medlem af UGA Nanoscale Science and Engineering Center, Cancer Center og Center for Drug Discovery.

Hvis processen skulle blive en behandling, læger kunne biopsi en tumor fra patienten og dræbe kræftcellerne med nanopartikler. De kunne derefter producere aktiverede dendritiske celler i bulkmængder i laboratoriet under kontrollerede forhold, før cellerne blev sprøjtet ind i patienten.

En gang i blodbanen, de nyligt aktiverede celler ville advare immunsystemet om kræftens tilstedeværelse og ødelægge den.

"Det er de ting, vi nu kan gøre med nanoteknologi, " sagde Dhar. "Hvis vi kan forfine processen yderligere, vi kan muligvis også bruge lignende teknikker mod andre former for kræft."


Varme artikler