Brug af hybride nanorør til at forbedre kræftbehandling med intracellulær proteinlevering
Den intracellulære levering af proteiner er en vigtig teknik til at afsløre cellulære funktioner, proteinkompleksstruktur og terapeutiske midler. Konventionelle leveringsmetoder har dog flere begrænsninger.
For at løse dette har forskere fra Japan udviklet et nyt hybrid nanorør (HyNT) stempelsystem, der kan levere flere proteiner med høj effektivitet og levedygtighed. Dette system repræsenterer et fremskridt inden for intracellulær proteinlevering og tilbyder præcis injektion af terapeutiske midler i målceller.
I nutidens medicinske landskab vinder præcisionsmedicin og målrettede terapier indpas for deres evne til at skræddersy behandlinger til individuelle patienter og samtidig minimere bivirkninger.
Konventionelle metoder, såsom genoverførselsteknikker, viser løfte om at levere terapeutiske gener direkte til celler for at behandle forskellige sygdomme. Disse metoder står imidlertid over for betydelige ulemper, hvilket hindrer deres effektivitet og sikkerhed.
Intracellulær proteinlevering tilbyder en lovende tilgang til udvikling af sikrere, mere målrettede og effektive terapier. Ved direkte at overføre proteiner til målceller omgår denne metode problemer såsom lydløshed under transkription og translation og risikoen for uønskede mutationer fra DNA-insertion. Derudover giver intracellulær proteinlevering mulighed for præcis fordeling af terapeutiske proteiner i målceller uden at forårsage toksicitet.
En gruppe forskere ledet af professor Takeo Miyake ved Waseda University, Japan, har i samarbejde med Mikawa-gruppen ved RIKEN Institute nu udviklet et hybridt nanorør-stempelsystem til intracellulær levering af proteiner. Denne innovative teknik muliggør samtidig levering af forskellige laster, herunder calceinfarvestof, lactatoxidase (LOx) enzym og ubiquitin (UQ) protein, direkte ind i klæbende celler til kræftbehandling.
En artikel, der beskriver forskningen, er publiceret i Analytical Chemistry . Denne artikel er blevet medforfattet af Dr. Tsutomu Mikawa, Dr. Masaomi Ikari, Dr. Hiromasa Yagi, Dr. Naoya Tochio og Dr. Takanori Kigawa fra RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research, Japan og Mr. Bowen Zhang, Mr. Bingfu Liu, Mr. Zhouji Wu og Mr. Kazuhiro Oyama fra Waseda University, Japan.
Miyake forklarer kort samlingen af stempelsystemet. "HyNT'erne blev syntetiseret gennem PEDOT-polymerisation på Au nanorør-membraner og derefter samlet med et glasrør for at skabe et stempel, der fysisk er i stand til fysisk at indsætte HyNT'er i celler."
Forskerne undersøgte det terapeutiske potentiale ved at levere LOx-enzym til kræftbehandling. "Gennem vores innovative stempelsystem leverede vi med succes LOx til både sunde mesenkymale stamceller (MSC) og cancerøse HeLa-celler. Mens MSC-celler forblev upåvirkede, observerede vi signifikant celledød i HeLa-kræftceller efter LOx-behandling med levedygtighed faldende over tid.
"Vores resultater fremhæver den lovende effektivitet af intracellulært leveret LOx til selektivt at målrette og dræbe kræftceller, samtidig med at vi skåner sunde celler og tilbyder en målrettet terapeutisk strategi til kræftbehandling," forklarer Miyake.
Endelig leverede teamet 15 N isotopmærkede UQ-proteiner ind i HeLa-celler ved hjælp af HyNT-stempelsystemet. Denne levering muliggjorde analyse af komplekse proteinstrukturer og interaktioner i cellerne.
Derudover bekræftede optisk og fluorescensbilleddannelse tilstedeværelsen af leveret UQ i HeLa-celler, og kernemagnetisk resonansspektroskopi matchede den intracellulære UQ-proteinkoncentration med koncentrationen af en opløsning indeholdende 15 N-mærket UQ.
Disse resultater viser effektiviteten af stempelsystemet til at levere målproteiner til efterfølgende analyse.
Resultaterne viser HyNT-stempelsystemets bemærkelsesværdige evne til at levere LOx og UQ til et betydeligt antal adhæsive celler, som kræves til regenerativ medicinanvendelser.
Systemet opnåede en bemærkelsesværdig høj leveringseffektivitet på 89,9%, hvilket indikerer dets effektivitet til at transportere terapeutiske proteiner ind i målcellerne med præcision. Desuden fremhæver cellelevedygtighedsraten på 97,1 % systemets evne til at opretholde de behandlede cellers sundhed og integritet gennem hele leveringsprocessen.
HyNT-stempelsystemet tilbyder transformativt potentiale i intracellulær proteinlevering, med anvendelser, der spænder fra kræftbehandling til molekylær analyse. Ud over medicin strækker dens alsidighed sig til landbruget og fødevareindustrien, hvilket lover fremskridt inden for afgrødeproduktion og udvikling af fødevareprodukter.
Med præcis cellemanipulation og effektiv levering er HyNT-stempelsystemet klar til at revolutionere biomedicinsk forskning, klinisk praksis og forskellige industrier, hvilket baner vejen for personlige indgreb og forme fremtiden for moderne medicin.
Flere oplysninger: Bowen Zhang et al., A Hybrid Nanotube Stamp System in Intracellular Protein Delivery for Cancer Treatment and NMR Analytical Techniques, Analytical Chemistry (2024). DOI:10.1021/acs.analchem.3c05331
Journaloplysninger: Analytisk kemi
Leveret af Waseda University
Varme artikler
-
Fladt gallium slutter sig til listen over nye 2-D materialerModeller af top- og sidestrukturer af to former for gallenen er vist efter eksfoliering fra forskellige sider af bulk gallium. Forskere ved Rice University og Indian Institute of Science, Bangalore, o -
Nanopartikler træner immunceller til at bekæmpe kræftKarakterisering og optagelse af M2-målrettede nanoliposomer. en repræsentativ illustration af nanoliposomer, der viser inkorporering af HSPC, PAPC og PGPC phospholipid. b Typisk histogram, der viser s -
Forskerhold finder en måde at nøjagtigt måle permeabiliteten af kulstofnanorørCarbon nanorør. Kredit:AJC/flickr/CC BY-SA 2.0 (Phys.org) – Et team af forskere med PSL Research University i Frankrig og Brown University i USA har fundet en måde at nøjagtigt måle permeabilitete -
Ingeniører udvikler nanoskum til bedre rustning, beskyttelseslag for bygningerFra venstre:Porøs silica, med en gennemsnitlig porestørrelse på nogle få mikron set ved 5-mikron, 20 mikron og 50 mikron skala. (Phys.org) — Ingeniører ved University of California, San Diego er v
- Microsoft gennemgår, hvordan det efterforsker ukorrekt opførsel på kontoret
- Typer af magneter
- Hvad gør en katalysator i en kemisk reaktion?
- Teams større og bedre pincetur er superstabilt
- GM advarer Trumps tariffer kan føre til mindre GM
- Undersøgelse viser, at meget brugte maskinlæringsmetoder ikke virker som påstået