Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskere udvikler bittesmå nanoSABER for at hjælpe med at bekæmpe kræft

Skematisk illustration af dannelsen af ​​en alkyn-dimer nanopartikel ved bælgplantemedieret intracellulær reduktion og kondensering af nanoSABER-sonden. a) Sekvens af reaktionstrin, der viser transformationen af ​​nanoSABER til en supramolekylær selvsamlet struktur. Rød pil viser stedet for bælgfrugtspaltning, med alkyn- og nitril Raman-reporterne vist i henholdsvis rødt og grønt. b) Efter intracellulær internalisering af nanoSABER i celler med højt bælgplanteudtrykkende (DU145-celler), gennemgår det reduktion med GSH og spaltning af bælgplanteenzymet. Alkyn-dimerer dannes derefter, efterfulgt af selvsamling til alkyn-dimer nanopartikler som et resultat af π–π-stabling. c) Skematisk illustration af brugen af ​​nanoSABER til målrettet Raman-billeddannelse af bælgplanteaktivitet i DU145- og LNCaP-tumorbærende mus. De spektrale træk forbundet med nanoSABER-proben blev overvejende detekteret i DU145-tumorerne på grund af legumain-enzym-udløst intracellulær selvsamling, hvilket også resulterede i en forlænget probe-retentionstid. Kredit:Advanced Science (2023). DOI:10.1002/advs.202304164

Når Jedi Knights skal besejre en fjende, slår de deres trofaste lyssværd frem. I fremtiden, takket være Johns Hopkins-forskere, kan læger, der søger at knuse kræft, bruge små molekylære nanoSABRE, der giver dem mulighed for at se på tumorer på måder, som aldrig før var muligt.



Inspireret af den proces, celler bruger til at samle proteiner, har et hold ledet af to forskere - Ishan Barman ved universitetets Whiting School of Engineering og Jeff W. Bulte, professor i radiologi og radiologisk videnskab ved School of Medicine, som også er tilknyttet JHU's. Institute for NanoBioTechnology – har skabt uendelige små prober, der lyser op, når de støder på bestemte enzymer, der findes i kræftceller. Evnen til at visualisere tumorer i deres helhed – og tidligt – kunne forbedre billeddannelsen af ​​kræft markant, informere behandlingsmuligheder og forbedre patientresultater.

"Dette kunne være en game changer for kræftbehandling," sagde Barman, en lektor i maskinteknik ved Whiting School, om de selvsamlende biortogonale enzymgenkendelse (nanoSABER)-prober. Holdets resultater vises i Advanced Science .

I øjeblikket er vævsbiopsier guldstandarden til at opdage de fleste kræftformer, selvom de kan være upræcise og endda savne dele af tumorer, der lurer i margenen. Johns Hopkins-teamets tilgang kunne løse dette problem og give klinikere mulighed for at visualisere kræftaktivitet på tværs af hele tumorer, hvilket giver indsigt i deres mulige aggressivitet.

Et 3D-billede af nanoSABER i DU145-celler. Kredit:Johns Hopkins University

Enzymer, især bælgfrugter, spiller en ledende rolle i udviklingen og progressionen af ​​kræft.

Holdets nye værktøj samler sig selv i nærvær af disse kræftrelaterede enzymer og udsender et signal, som derefter kan opfanges af Raman-spektroskopi, en visualiseringsteknik, der analyserer molekylære vibrationer for at identificere og karakterisere stoffer. Dette gør det muligt for proberne at lokalisere kræftceller nøjagtigt.

Johns Hopkins-teamet siger, at deres metode også kunne give klinikere mulighed for mere præcist at overvåge ophobningen af ​​kræftlægemidler i tumorer under behandlingen, hvilket giver en indikation af, hvor godt disse behandlinger virker.

"Sondernes evne til at give et klart blik på de molekylære, cellulære og vævsniveauer giver et omfattende perspektiv," sagde hovedforfatter Swati Tanwar, en post-doc stipendiat i maskinteknik. "Det er bydende nødvendigt at forstå, hvad der virkelig sker ved tumorkanterne for at sikre fuldstændig kræftfjernelse og minimere chancerne for gentagelse."

Studiets medforfattere på Johns Hopkins omfatter Behnaz Ghaemi, Piyush Raj, Aruna Singh, Lintong Wu, Dian R. Arifin og Michael T. McMahon. Holdet inkluderede også Yue Yuan fra University of Science and Technology i Kina.

Flere oplysninger: Swati Tanwar et al., A Smart Intracellular Self-Assembling Bioorthogonal Raman Active Nanoprobe for Targeted Tumor Imaging, Advanced Science (2023). DOI:10.1002/advs.202304164

Journaloplysninger: Avanceret videnskab

Leveret af Johns Hopkins University




Varme artikler