Forskere finder ud af, hvordan nanopartikler dræber kræftceller

Forskere fra Immanuel Kant Baltic Federal University (IKBFU) og National University of Science and Technology "MISiS" har undersøgt, hvordan magnetnanopartikler påvirker kræftceller i den menneskelige lever. Efter forfatternes opfattelse, denne forskning vil hjælpe med at behandle onkologi. Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Nanokonvergens .

På grund af deres unikke egenskaber, magnetiske nanopartikler kan bruges til terapeutisk diagnostik og personlig behandling af kræftsygdomme, samt være et effektivt kontrastmiddel til MR-undersøgelse og billeddannelse af tumorer.

Det er kendt, at menneskelige kræftceller kan absorbere magnetiske nanopartikler. Denne egenskab kan bruges i kræftbehandling på mindst tre måder:lokal opvarmning af en tumor, når den udsættes for et variabelt magnetfelt (magnetisk hypertermi), målrettet medicinlevering, eller selektive cytotoksiske virkninger af nanopartikler på cancerceller.

Forskere fra IKBFU Laboratory of Novel Magnet Materials undersøgte ejendommelighederne ved nanopartiklers indflydelse på celleorganeller og stiftede nærmere bekendtskab med ejendommelighederne ved intracellulære processer ved at bruge forskellige linjer af leverkræftceller. Små genstande såsom nanopartikler kan let 'spises' af celler, men det sker ikke altid - i nogle tilfælde, nanopartikler kan beskadige en celles struktur, trænge ind i det og dræbe det. Ved at tilføje jernoxidnanopartikler af forskellige former til cellernes næringsmedium, forskere var i stand til at kontrollere graden og arten af ​​ændringerne i cellekultur.

Ifølge forfatterne af undersøgelsen, kræftcellernes adfærd afhænger af koncentrationen af ​​nanopartikler i opløsningen og, mest vigtigt, typen af ​​kræft. Faktum er, at forskellige celler reagerer forskelligt på de samme partikler. Dette gør det muligt at skabe et instrument baseret på nanopartikler, selektivt undertrykke kræftceller og samtidig holde sunde celler intakte.

Forskere har udført eksperimenter med, hvordan kræftceller i den menneskelige lever reagerer på forskellige typer magnet-nanopartikler. De fandt ud af, at nanokuber og nanoclusters af jernoxid er i stand til at aktivere visse gener, der giver en 'selvdestruktionskommando' til leverkræftceller. Denne opdagelse kaster lys over de mekanismer, der regulerer celledød forårsaget af nanopartiklers cytotoksicitet.

Maxim Abakumov, medforfatter af forskningen, leder af NUST "MISiS" Laboratoriet for biomedicinske materialer sagde, "Mekanismen for toksisk virkning er forbundet med den progressive permeabilitet af lysosomale membraner i hepatocytter, som fremkalder processerne med apoptose og autofagi, i bund og grund, 'celledød'."

Ifølge Valeria Rodionova, leder af IKBFU Novel Magnet Materials Laboratory, resultaterne af forskningen kan bruges til kræftdiagnostik og -terapi.

Valeria Rodionova sagde, "Dette tværfaglige projekt samlede videnskabsmænd fra forskellige områder:fysik, kemikere, og biologer. Vores fælles arbejde gjorde det muligt for os ikke kun at syntetisere unikke typer af nanopartikler, men også at analysere mekanismerne for specifikke cellulære signalveje, som de aktiverer i cellen."

Samarbejde i den videnskabelige verden viser sig ofte at være afgørende for forskningen. Dermed, mikroskopiske undersøgelser blev udført i laboratoriet for biofysik, under tilsyn af Dr. Oleg Lunov, laboratorieleder (Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences). Forskere fra Mendeleev russiske universitet for kemi og teknologi deltog også i undersøgelsen.