Nanomedicins krone er klar til sin nærbillede

Et internationalt team af forskere ledet af Michigan State Universitys Morteza Mahmoudi har udviklet en ny metode til bedre at forstå, hvordan nanomedicin – nye diagnostik og behandlinger, der er meget små, men meget indviklede – interagerer med patienters biomolekyler.

Medicin baseret på nanoskopiske partikler har løftet om at være mere effektive end nuværende terapier og samtidig reducere bivirkninger. Men subtile kompleksiteter har begrænset de fleste af disse partikler til forskningslaboratorier og ude af klinisk brug, sagde Mahmoudi, en adjunkt på Institut for Radiologi og Præcisionssundhedsuddannelsen.

"Der har været en betydelig investering af skatteydernes penge i forskning i kræft nanomedicin, men at forskningen ikke er blevet oversat til klinikken, " sagde Mahmoudi. "De biologiske virkninger af nanopartikler, hvordan kroppen interagerer med nanopartikler, forbliver dårligt forstået. Og de skal overvejes i detaljer."

Mahmoudis team har nu introduceret en unik kombination af mikroskopiteknikker for at muliggøre mere detaljeret overvejelse af disse biologiske effekter, som forskerne beskrev i tidsskriftet Naturkommunikation , offentliggjort online den 25. januar.

Holdets metoder lader forskere se vigtige forskelle mellem partikler udsat for menneskelig plasma, den cellefri del af blodet, der indeholder biomolekyler, herunder proteiner, enzymer og antistoffer.

Disse biologiske bits låser sig fast på en nanopartikel, skabe en belægning kaldet en corona (ikke at forveksle med den nye coronavirus), det latinske ord for krone. Denne corona indeholder spor om, hvordan nanopartikler interagerer med en patients biologi. Nu, Mahmoudi og hans kolleger har vist, hvordan man får et hidtil uset syn på den corona.

"For første gang, vi kan afbilde 3D-strukturen af ​​partiklerne belagt med biomolekyler på nanoniveau, " sagde Mahmoudi. "Dette er en nyttig tilgang til at få nyttige og robuste data til nanomedicin, at få den slags data, der kan påvirke videnskabsmænds beslutninger om sikkerheden og effektiviteten af ​​nanopartikler."

Selvom arbejde som dette i sidste ende hjælper med at flytte terapeutisk nanomedicin ind i klinikken, Mahmoudi er ikke optimistisk med hensyn til, at bred godkendelse vil ske om lidt. Der er stadig meget at lære om partiklerne. Desuden, en af ​​de ting, som forskere forstår meget godt - at små variationer i disse diminutive lægemidler kan have en overordnet effekt - blev understreget af denne undersøgelse.

Forskerne så, at koronas af nanopartikler fra samme batch, udsat for det samme menneskelige plasma, kunne fremkalde en række reaktioner hos en patient på en enkelt dosis.

Stadig, Mahmoudi ser en mulighed i dette. Han mener, at disse partikler kunne skinne som diagnostiske værktøjer i stedet for lægemidler. I stedet for at forsøge at behandle sygdomme med medicin i nanoskala, han mener, at persnickety-partikler ville være velegnede til tidlig påvisning af sygdom. For eksempel, Mahmoudis gruppe har tidligere vist dette diagnostiske potentiale for kræftformer og neurodegenerative sygdomme.

"Vi kunne blive mere proaktive, hvis vi brugte nanopartikler som en diagnostik, " sagde han. "Når du kan opdage sygdom på de tidligere stadier, det bliver nemmere at behandle dem."