Glødende ny nanoteknologi guider kræftkirurgi, dræber også resterende maligne celler

Forskere ved Oregon State University har udviklet en ny måde at selektivt indsætte forbindelser i kræftceller - et system, der vil hjælpe kirurger med at identificere malignt væv og derefter, i kombination med fototerapi, dræbe eventuelle resterende kræftceller, efter at en tumor er fjernet.

Det er omtrent så simpelt som, "Hvis det lyser, skær det ud." Og hvis der er nogle få maligne celler tilbage, de dør snart.

Fundene, offentliggjort i tidsskriftet Nanoskala , har vist bemærkelsesværdig succes hos forsøgsdyr. Konceptet skulle muliggøre mere nøjagtig kirurgisk fjernelse af solide tumorer, samtidig med at det udrydder eventuelle resterende kræftceller. I laboratorietests, det forhindrede fuldstændigt tilbagefald af kræft efter fototerapi.

Teknologi som denne, videnskabsmænd sagde, kan have en lovende fremtid inden for identifikation og kirurgisk fjernelse af ondartede tumorer, samt at bruge nær-infrarøde lysterapier, der kan dræbe resterende kræftceller, både ved mild opvarmning af dem og generering af reaktive iltarter, der også kan dræbe dem.

"Dette er en slags dobbeltangreb, der markant kan forbedre succesen med kræftoperationer, " sagde Oleh Taratula, en adjunkt ved OSU College of Pharmacy.

"Med denne tilgang, kræftceller og tumorer vil bogstaveligt talt gløde og fluorescere, når de udsættes for nær-infrarødt lys, at give kirurgen en præcis vejledning om, hvad der skal fjernes, " sagde Taratula. "Det samme lys vil aktivere forbindelser i kræftcellerne, som vil dræbe eventuelle maligne celler, der er tilbage. Det er en spændende ny tilgang til at hjælpe operationen med at lykkes."

Arbejdet er baseret på brugen af ​​en kendt forbindelse kaldet naphthalocyanin, som har nogle usædvanlige egenskaber, når de udsættes for nær-infrarødt lys. Det kan få en celle til at lyse som en guide til kirurger; opvarm cellen for at dræbe den; og producerer reaktive iltarter, der også kan dræbe den. Og ved at justere intensiteten af ​​lyset, virkningen af ​​forbindelsen kan kontrolleres og optimeres til kun at dræbe tumoren og kræftcellerne. Denne forskning blev udført med kræftceller i æggestokkene.

Imidlertid, naphthalocyanin er ikke vandopløseligt og har også en tendens til at klumpe sig sammen, eller samlet, inde i kroppen, i processen mister dens evne til at få celler til at lyse og generere reaktive oxygenarter. Dette gør det også svært eller umuligt at finde vej gennem kredsløbet og kun tage bolig i kræftceller.

OSU-eksperter overvandt disse problemer ved at bruge en speciel vandopløselig polymer, kaldet en dendrimer, som gør det muligt for naftalocyaninen at gemme sig i et molekyle, der binder sig specifikt til kræftceller, og ikke sundt væv. Dendrimeren, en ekstremt lille nanopartikel, drager fordel af visse fysiske egenskaber, som blodkar, der fører til kræftceller, har, men sunde gør ikke. Det glider let ind i en tumor, men sparer stort set alt sundt væv.

Når først på plads, og udsat for den nødvendige type lys, Kræftcellerne vil derefter gløde - hvilket skaber et biologisk køreplan, som en kirurg kan følge med i at identificere, hvilket væv der skal fjernes, og hvad der skal forlades. På samme tid, et par minutter af denne lyseksponering aktiverer naphthalocyaninen for at dræbe eventuelle resterende celler.

Dette en-to slag af operation og en giftfri, kombinatorisk fototerapi har et betydeligt løfte, sagde Taratula. Det er ret forskelligt fra eksisterende kemoterapier og strålebehandlinger.

"For mange kræftformer, kirurgi er et førstevalg af behandling, " sagde Taratula. "I de kommende år kan vi have et værktøj til at gøre operationen mere præcis, effektiv og grundig, end den har været før."

Inden man forsøger sig med humane kliniske tests, OSU-forskere håber at kunne perfektionere processen og derefter samarbejde med Shay Bracha, en adjunkt ved OSU College of Veterinary Medicine, at teste det på levende hunde, der har ondartede tumorer. Teknikken har allerede vist sig vellykket i laboratoriemus. Intet værd, sagde forskerne, er, at selvom fototerapi ødelagde deres ondartede tumorer, musene viste ingen synlige bivirkninger, og dyrene tabte sig ikke.

Systemer med teknologi, der ligner denne, bliver også testet af andre forskere, men nogle af dem kræver flere billeddannende og terapeutiske midler, gentagen bestråling og to lasere. Dette øger omkostningerne, kan mindske effektiviteten og øge risikoen for bivirkninger, OSU-forskere sagde i deres rapport.