Blækspruttefarve fundet lovende til kræftbehandling

Forskere har fundet ud af, at blæksprutteblæk - en sort suspension sprøjtet af blæksprutte for at afskrække rovdyr - indeholder nanopartikler, der kraftigt hæmmer væksten af ​​kræftsvulster hos mus. Nanopartiklerne består for det meste af melanin efter vægt, sammen med aminosyrer, monosaccharider (enkle sukkerarter), metaller, og andre forbindelser. Forskerne viste, at nanopartiklerne ændrer immunfunktionen i tumorer, og når det kombineres med bestråling, kan næsten fuldstændig hæmme tumorvækst.

Forskerne, ledet af Pang-Hu Zhou på Renmin Hospital ved Wuhan University og Xian-Zheng Zhang ved kemiafdelingen på Wuhan University, har udgivet et papir om evnen af ​​nanopartikler fra blæksprutteblæk til at hæmme tumorvækst i et nyligt nummer af ACS Nano .

"Vi fandt naturlige nanopartikler fra blæksprutteblæk med god biokompatibilitet, der effektivt kan opnå tumorimmunterapi og fototermisk terapi samtidigt, " fortalte Zhang Phys.org . "Denne opdagelse kan inspirere til mere udforskning af naturlige materialer til medicinske anvendelser."

Tumorimmunterapi går ud på at bekæmpe kræft ved at stimulere kroppens eget immunsystem. En strategi er at målrette leukocytter, eller hvide blodlegemer. Makrofager er den dominerende leukocyt, der findes i nogle tumorer, og de kan have en af ​​to former:M1 eller M2. M1-fænotypen opsluger og ødelægger tumorceller gennem fagocytoseprocessen og med aktiveringen af ​​T-celler (andre hvide blodlegemer). I M2-fænotypen, på den anden side, denne immunfunktion undertrykkes, tillader tumorvækst at fortsætte ukontrolleret. I tumormiljøer, M2-fænotypen overgår næsten altid M1-fænotypen.

For nylig, forskere har arbejdet på udviklingen af ​​små molekyler og antistoffer, der kan omdanne protumor M2 makrofager til antitumor M1 makrofager. På samme tid, de designer nanopartikler såsom fototermiske midler, der, når de udsættes for bestråling, lokalt ødelægge kræftceller ved termisk ablation. Disse midler kan integreres i syntetiserede nanopartikler, og derefter potentielt administreret til patienter. En af ulemperne, imidlertid, er, at disse syntetiske nanopartikler er dyre og kræver komplicerede fremstillingsmetoder.

På grund af disse omkostninger, nogle forskere har henvendt sig til naturen for at finde alternativer. Tidligere forskning har vist, at visse naturlige forbindelser, inklusive dem, der findes i brunalger og nogle bakterier, indeholder polysaccharider, der har evnen til at omprogrammere makrofager fra M2-typen til M1-typen.

I det nye blad, forskerne fandt ud af, at nanopartikler af blæksprutteblæk, som er sfæriske og ca. 100 nm i diameter, har også denne evne. Efter at have bekræftet biokompatibiliteten af ​​disse nanopartikler, forskerne udførte flere eksperimenter begge to in vitro med tumorceller og in vivo med tumorramte mus. I den in vitro eksperimenter, forskerne fandt ud af, at bestråling af nanopartikler med nær-infrarød bestråling dræbte cirka 90 % af tumorcellerne, selvom nanopartiklerne næsten ikke udviste cytotoksicitet uden bestråling. Forskerne forklarede, at det høje melaninindhold i nanopartiklerne spiller en nøglerolle i bestrålingsprocessen, da melanin har en iboende god fototermisk omdannelsesevne.

Hos mus, nanopartikelbehandling viste sig at være effektiv både alene og i kombination med bestråling, selvom bestråling forbedrede resultatet yderligere. Bioluminescerende billeddannelse afslørede, at behandlede mus udviste signifikant lavere tumorbioluminescens sammenlignet med kontroller, indikerer stærkt reducerede metastaser på indre organer. Mus behandlet med både nanopartikler og bestråling udviste en næsten fuldstændig hæmning af tumorvækst.

Ved at udføre en genanalyse, forskerne identificerede 194 differentielt udtrykte gener involveret i immunfunktioner, der var forbundet med reguleringen af ​​det inflammatoriske respons og celledrab, og som enten blev op- eller nedreguleret af behandlingen. Analysen indikerede, at en bestemt signalvej er ansvarlig for omdannelsen af ​​M2-makrofager til M1-makrofager. Denne mekanisme fører ikke kun til fagocytose af tumorceller, men stimulerer også immunsystemet til at producere forskellige antitumorfaktorer, som alle spiller en rolle i at hæmme tumorvækst.

I fremtiden, forskerne planlægger at udforske andre naturlige materialer, der har anti-kræft egenskaber.

"Vores forskerhold studerer i øjeblikket det biomedicinske potentiale af naturlige materialer såsom hår, blæksprutte blæk, bakterie, svampe, og endda cellerne i den menneskelige krop som en terapeutisk lægemiddelbærer, " sagde Zhang. "Ved at hente inspiration fra naturen og drage fordel af dens egne karakteristika, vi forventer at finde noget værdifuld forskning, der vil give nye og effektive løsninger til behandling af kliniske sygdomme."

© 2019 Science X Network