Professor lærer små nanopartikler at forhindre hjerteanfald

En lektor fra Michigan State University har hjulpet med at opfinde en potentiel behandling for koronararteriesygdom - en submikroskopisk skureproces, han sammenligner med at "tage affaldet ud".

Bryan Smith, 40, kom til MSU i slutningen af ​​2018 fra Stanford University, hvor han og et par andre ekstremt kloge mennesker fandt ud af, at de kunne dirigere nanopartikler til at fortælle cellerne om at opsluge og spise det arterielle affald, der kan forårsage hjerteanfald.

Håbet, han siger, er, at deres små trojanske heste "kan reducere behovet for bypass-operationer, til stents og til andre lægemidler."

Forudsat at det virker, det er sandsynligvis et årti fra at redde liv.

Mens Smith og hans kolleger fortsætter den besværlige proces med at teste deres skabelse og bringe den på markedet, imidlertid, det er et fint tidspunkt at blive overrasket over, hvor lille en nanopartikel er. Overvej menneskehåret og begrebet en billion.

"Klassisk, "Siger Smith, "Breden af ​​et menneskehår er 50 mikron." Det ændrer sig lidt af individet og hvor meget de bruger på balsam, men stadig:50 mikron, hvilket oversættes til 50, 000 nanometer.

en trillion, mellemtiden, er en million millioner.

Smiths nanopartikler er to nanometer i diameter, hvilket betyder et hår er 25, 000 gange deres bredde. Og antallet af nanopartikler det tog at injicere 40 mus i laboratoriet, han siger, var omkring en kvadrillion, hvilket er tusind billioner.

Det næste logiske spørgsmål er, hvilken slags beholder der rummer en kvadrillion nanopartikler. Passer de i et fingerbøl? En sprøjte? En mellemstor sprøjtepistol?

Ligesom mange andre lægemidler, Smith siger, hver musedosis blev suspenderet i en saltvandsopløsning til korrekt fortynding.

Hele sværmen af ​​mørke sorte nanopartikler, imidlertid, "kan nemt passe ind i en sprøjte, og kunne passe inden for en dråbe fra en pipette, hvis du virkelig knipser dem sammen."

Nedslidt eller andet, "Det er forbløffende, når jeg tænker på det nogle gange, "Siger Smith. "Men folk har gjort alle mulige sjove ting ved molekyler i årevis."

Han meldte sig ind i nanopartikelpartiet efter at være vokset op i Cincinnati og opnået en ph.d. i biomedicinsk teknik fra Ohio State. I respekt for sine 10 store kolleger og hans helbred, han siger, han viser kun sine OSU-memorabilia i det East Lansing-hjem, han deler med konen Ziba, en MSU-forskningsbevillingsadministrator, og deres 3 måneder gamle datter, Adara.

Smith havde sat sig for at blive dyrlæge ligesom sin far, men opdagede, at han elskede dyr for meget til at se dem dø.

Heldigvis, han elskede også at stille spørgsmål om, hvordan-sker-der-det her, til det punkt, hvor "Jeg irriterede pokker alle sammen. Jeg ville vide, hvordan naturen fungerede."

Sproget i det område er matematik, som han viste sig at tale flydende. Det førte ham til en lærerstilling på Stanford, hvor han fandt kardiolog Nicholas Leeper, som havde udgivet et papir, der viste, hvordan immunceller kaldet makrofager fik besked på ikke at spise plakskæl i arterier, der kan føre til åreforkalkning.

Åreforkalkning er en specifik type arteriosklerose, eller hærdning af arterierne, det kan være en motorvej til hjertestop eller slagtilfælde.

Smith, Leeper, postdoc-stipendiat Niloufar Hosseini Nassab, medicinstuderende Alyssa Flores og en gruppe kolleger fokuserede på selektivt at opsnappe signaleringen af ​​receptorer i makrofagerne og sende beskeder ud for at få travlt.

Basisnanopartiklerne er skabt gennem det, der er kendt som en højtryks kulilteproces. HiPco er gasfasereaktionen af ​​et meget rent jern, ofte et gråt pulver, med højtryks kuliltegas.

Teamet kan skabe dem på en dag, Smith siger, men køber dem ofte fra et canadisk firma, fordi det er billigere. Det er en to-dages indsats for at gøre dem biokompatible, fastgør polymerer for at tillade dem at arbejde i en sprøjte, og snøre dem med kemikalier.

"De sigter mod at slukke for sluk-processen, " siger læge og Wayne State-professor Phillip Levy, bestyrelsesformand for Detroit-afdelingen af ​​American Heart Association. "Ved at gøre det, de kan genstimulere makrofagerne til at begynde at indtage snavs og skrumpe størrelsen af ​​pladen indefra.

"Det er faktisk en rigtig fed idé."

Hos Beaumont Health, Justin Trivax bemærker, at han og andre interventionelle kardiologer er "skeptiske over for mange behandlingsformer, "Uanset hvor lovende de virker i de tidlige stadier.

Han er fascineret, imidlertid, med nanopartiklernes potentiale til at behandle højrisikopatienter eller dem, der ankommer midt i et minislagtilfælde eller hjerteanfald.

"Åerforkalkning er stabil, indtil den ikke er det. Vi ved bare ikke, hvornår det vil være, " siger Trivax. "Det er derfor, dette lover noget."

Opfinderne har ansøgt om et foreløbigt patent, og Smith siger, at Stanfords patentkontor vil lede efter en partner til at udvikle opdagelsen til klinisk brug.

Mens han har adskillige patenter og underviser i en årelang klasse om medicinsk-teknisk iværksætteri, "Jeg har aldrig været igennem hele denne proces, tage noget fra bænken til sengen, " han siger.

Det skal være interessant, han forudsiger, hvis det er potentielt frustrerende.

Nanoterapien vil blive testet på kaniner, så grise, så mennesker. En toksicitetsundersøgelse vil tage tre til fem år. Efter det ville komme kliniske forsøg, under forudsætning af, at behandlingen overstiger alle de tidligere tests.

"Jeg vil sige, at vi ser på otte år i alt, Smith siger, "som superoptimist, forudsat at alt går perfekt, som jeg aldrig har hørt om i medicinens historie."

Så sandsynligvis 10 år, hvilket føles som en evighed, når han taler med folk, der har brug for hjælp nu.

Men når han taler med andre videnskabsmænd, der er sprunget igennem bøjlerne, han siger, "Jeg føler, at vi er på et rigtig godt spor" - en lille bitte en, med en række små nanohurdles.

©2020 The Detroit News
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.