Forskere udvikler et nanopartikelbaseret lægemiddelleveringssystem baseret på majs for at målrette kræftceller

Nanomaterialer har revolutioneret verden af ​​kræftterapi, og plante-afledte nanopartikler har den ekstra fordel, at de er omkostningseffektive og nemme at masseproducere. Forskere fra Tokyo University of Science har for nylig udviklet nye majs-afledte bionanopartikler til at målrette kræftceller direkte via en immunmekanisme. Resultaterne er opmuntrende, og teknikken har vist effektivitet til behandling af tumorbærende laboratoriemus. Desuden er der hidtil ikke rapporteret alvorlige bivirkninger hos mus.

Nanopartikler, eller partikler, hvis størrelse varierer mellem 1 og 100 nanometer, har vist et enormt potentiale inden for mange områder af videnskab og teknologi, herunder terapeutik. Konventionelle, syntetiske nanopartikler er dog komplicerede og dyre at fremstille. Ekstracellulære vesikler (EV'er), der er dukket op som en alternativ mulighed til syntetiske nanopartikler, viser udfordringer for masseproduktion.

En anden for nylig opstået mulighed er planteafledte nanopartikler (NP'er), som let kan produceres i høje niveauer til relativt lavere omkostninger. Ligesom elbiler indeholder disse nanopartikelbaserede systemer også bioaktive molekyler, herunder polyphenoler (som er kendte antioxidanter) og mikroRNA, og de kan levere lægemidler til målorganer i vores kroppe.

Ved at udnytte denne viden har forskere fra Tokyo University of Science (TUS) for nylig udviklet bionanopartikler med anticanceraktivitet ved at bruge majs (majs) som råmateriale.

Prof. Makiya Nishikawa fra Tokyo University of Science, Japan, som ledede forskerholdet i denne bestræbelse, belyser:"Ved at kontrollere de fysisk-kemiske egenskaber af nanopartikler kan vi kontrollere deres farmakokinetik i kroppen; så vi ønskede at udforske nanopartiklerne af nanopartikler. spiselige planter. Majs, eller majs, produceres i store mængder verden over i dens oprindelige form såvel som i dens genetisk modificerede former. Det er derfor, vi valgte det til vores undersøgelse." Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort online den 24. november 2021 i Scientific Reports .

Holdet skabte en homogen blanding af supersød majs i vand, centrifugerede derefter denne majsjuice ved høj hastighed og filtrerede den efterfølgende gennem et sprøjtefilter med en porestørrelse på 0,45 μm. De filtrerede prøver blev derefter ultracentrifugeret for at opnå NP'er afledt af majs. De majs-afledte NP'er (cNP'er) var ca. 80 nm i diameter. Ganske interessant bar disse cNP'er også en lille netto negativ ladning på -17 mV.

Forskerholdet oprettede derefter eksperimenter for at se, om disse cNP'er blev optaget af forskellige typer celler. I en række lovende resultater blev cNP'erne optaget af flere typer celler, inklusive de klinisk relevante colon26-tumorceller (kræftceller afledt af mus), RAW264.7 makrofaglignende celler og normale NIH3T3-celler. RAW264.7-celler bruges almindeligvis som in vitro-screeninger for immunmodulatorer - lægemidler, der primært er rettet mod forskellige cancerveje.

Resultaterne var forbløffende:af de tre typer celler hæmmede cNP'er kun signifikant væksten af ​​colon26-celler, hvilket indikerer deres selektivitet for kræftfremkaldende cellelinjer. Desuden var cNP'er i stand til med succes at inducere frigivelsen af ​​tumornekrosefaktor-a (TNF-α) fra RAW264.7-celler. Det er en veldokumenteret kendsgerning, at TNFα primært udskilles af makrofager, naturlige dræberceller og lymfocytter - tre nøgleingredienser i vores højt udviklede immunsystem, og som hjælper med at igangsætte et anticancerrespons. "Den stærke TNFα-respons var opmuntrende og indikerede cNP'ernes rolle i behandlingen af ​​forskellige typer kræft," forklarer Dr. Daisuke Sasaki, førsteforfatter af undersøgelsen og en instruktør og forsker ved TUS.

Forskerholdet udførte derefter et reporterassay med enzymet "luciferase" (afledt af ildfluer), som er en følsom reporter til at studere forskellige biologiske reaktioner. Dette luciferase-baserede assay afslørede, at den potente kombination af cNP'er og RAW264.7-celler signifikant undertrykte proliferationen af ​​colon26-celler. Endelig undersøgte forskerholdet effekten af ​​cNP'er på laboratoriemus med subkutane tumorer. Endnu en gang var resultaterne forbløffende:dagligt at injicere cNP'er i colon26-tumorer undertrykte tumorvækst markant uden at forårsage alvorlige bivirkninger eller vægttab.

"Ved at optimere nanopartikelegenskaber og ved at kombinere dem med lægemidler mod kræft, håber vi at udtænke sikre og effektive lægemidler til forskellige kræftformer," bemærker en optimistisk prof. Nishikawa.

Dr. Kosuke Kusamori, medforfatter og adjunkt ved TUS, opsummerer disse virkningsfulde resultater:"Disse cNP'er udviser fremragende antitumoregenskaber, er nemme at udvikle og er økonomisk levedygtige. Desuden udviser de ingen alvorlige bivirkninger. , i hvert fald i mus indtil videre." + Udforsk yderligere

Hvordan immunceller i tumormikromiljøet gør tingene værre