Brug af nanofibre til at stoppe hjernetumorceller i at sprede sig

Hjernekræft er svær at dæmme op og er ofte resistent over for konventionelle behandlingsmetoder. Forudsigelse af tumorcelleadfærd kræver en bedre forståelse af deres invasionsmekanisme. Nu har forskere fra University of Fukui, Japan, brugt nanofibre med høj densitet, der efterligner hjernens mikromiljø til at fange disse tumorceller, hvilket åbner døre til nye terapeutiske løsninger til aggressiv hjernekræft.

Vores krop helbreder sine skader ved i det væsentlige at erstatte beskadigede celler med nye celler. De nye celler migrerer ofte til skadestedet, en proces kendt som cellemigration. Imidlertid kan unormal cellemigration også lette transporten og spredningen af ​​kræftceller i kroppen. Glioblastoma multiforme (GBM) er et sådant eksempel på en meget invasiv hjernetumor, der spredes via migration af tumorcellerne. Frekvensen, hvormed sådanne tumorceller spredes og vokser, gør konventionelle tumorfjernelsesmetoder ineffektive. Desuden er muligheder som strålebehandling og kemoterapi skadelige for raske celler og forårsager uønskede virkninger. For at udvikle forbedrede terapeutiske strategier er en præcis forståelse af GBM-cellers invasionsmekanisme nødvendig.

En alternativ behandlingsstrategi i overvejelse involverer indfangning af de migrerende tumorceller. Det viser sig, at cellemigration er dikteret af strukturen og orienteringen af ​​den ekstracellulære matrix (ECM) - fibrøse strukturer, der omgiver cellerne. Ved at konstruere lignende strukturer af ønskede geometrier er det derfor muligt at udøve kontrol over migreringsprocessen.

Nu i en undersøgelse offentliggjort i ACS Applied Bio Materials , forskere fra University of Fukui, Japan, har designet en platform baseret på nanofibre, der ligner ECM for at undersøge deres effekt på GBM-celler. "Vi fremstillede et nanofibrøst ark, hvor fibertætheden gradvist ændres fra ende til anden ved hjælp af en teknik kaldet 'elektrospinning' og udførte et dyrkningseksperiment med hjernetumorceller," siger Dr. Satoshi Fujita, der stod i spidsen for undersøgelsen.

Forskerne observerede klare forskelle i cellebevægelser i nanofibre med forskellig tæthed. De fandt ud af, at de tættere fibre fremmede dannelsen af ​​fokale adhæsionsklynger i cellerne, hvilket resulterede i en langsommere cellemigration.

Ved at udnytte denne negative sammenhæng mellem cellebevægelse og fibertæthed var forskerne i stand til at kontrollere og styre migrationen af ​​celler ved at designe et nanofibrøst ark med trinvis varierende tætheder. Ved at arrangere fibrene i en konfiguration med høj til lav tæthed, var de i stand til at begrænse bevægelsen af ​​celler, da de fleste af dem blev fanget i zonerne med høj tæthed. På den anden side havde en lav-til-høj tæthedskonfiguration den modsatte effekt og opmuntrede migration.

Derudover bemærkede de, at hullerne mellem zonerne hindrede cellemigration, hvilket førte til, at celler blev fanget i zonerne med høj tæthed. Denne envejsvandring blev observeret for første gang, og forskerne kaldte den cellefangst efter fiske- og insektfælder, der får deres bytte til at rejse i en enkelt retning, før de fanger det.

"Undersøgelsen viser muligheden for at fange migrerende celler ved hjælp af elektrospundne nanofibre, der efterligner hjernens mikromiljø," kommenterer Dr. Fujita.

Holdet er begejstret for fremtidsudsigterne for deres nanofiber-baserede platform. "Det er tilgængeligt til design af stilladsmaterialer, som er grundlaget for regenerativ medicin, i kombination med forskellige fiberbearbejdningsteknologier og materialeoverfladebehandlingsteknologier. Dette kan føre til udvikling af praktiske anvendelser af regenerativ medicin," siger Dr. Fujita , "Derudover kan det bruges som en behandlingsteknologi for kulturbærere til effektiv produktion af biologiske lægemidler, herunder proteiner, antistoffer og vacciner." + Udforsk yderligere

Avanceret mikroskopiundersøgelse afslører molekylære detaljer om stram kontrol over cellemigration