211service.com
Nieuw nanowapen tegen kanker
Een nieuwe klasse van speciaal ontworpen nanodeeltjes die tumorcellen kunnen targeten, afbeelden en doden, zou een krachtig wapen tegen kanker kunnen zijn. Het nieuwe nano-engineered systeem, ontworpen door arts en onderzoeker James Baker en zijn collega's aan de Universiteit van Michigan, bevat gouden nanodeeltjes met vertakte polymeren, dendrimeren genaamd, die van het oppervlak van de nanodeeltjes ontspruiten.
Nano-wapen: Een gouden nanodeeltje gehuld in boomachtige polymeertakken zou kunnen fungeren als een multifunctioneel hulpmiddel voor de bestrijding van kanker. Onderzoekers kunnen foliumzuur (roze) en fluorescerende kleurstof (groen) aan het nanodeeltje hechten om tumoren te targeten en in beeld te brengen. Tumorcellen kunnen worden gedood met kankermedicijnen, die aan het deeltje worden gehecht, en met lasers die het goud opwarmen.
De deeltjes zouden kunnen worden gebruikt om een meervoudige aanval op tumoren te lanceren. De dendrimeerarmen kunnen een aantal verschillende moleculen dragen, waaronder moleculen die zich richten op kankercellen, fluorescerende beeldvormingsmiddelen en medicijnen die de cellen vertragen of doden. Zodra genoeg van de nanodeeltjes zich in kankercellen hebben verzameld, kunnen onderzoekers de tumoren doden door lasers of infraroodlicht te gebruiken om het goud dat zich in de dendrimeren bevindt, op te warmen. De nanodeeltjes zouden dus tumoren kunnen doden door chemische therapie en fysiotherapie te combineren, zegt onderzoeker van de Universiteit van Michigan Xiangyang Shi , die bij het werk betrokken was.
In een paper gepubliceerd in het julinummer van Klein , demonstreerden de onderzoekers het richten en afbeelden van kankercellen in een laboratoriumschaal met de nieuwe goud-dendrimeer hybride nanodeeltjes. Ze haakten vier of vijf foliumzuur- en fluorescerende kleurstofmoleculen aan elk van de dendrimeertakken. Daarna verwerkten ze de deeltjes om eventuele extra oppervlaktelading te verwijderen, waardoor de anders veilige polymeren giftig kunnen worden.
Kankercellen hebben veel meer foliumzuurreceptoren op hun oppervlak dan gezonde cellen. De met foliumzuur beladen nanodeeltjes hechtten zich aan menselijke kankercellen en de cellen slikten ze samen met het foliumzuur in. De deeltjes, die slechts drie nanometer breed zijn, gaan gemakkelijk door het celmembraan.
Met behulp van een microscoop konden de onderzoekers de deeltjes zien die zich door de kleurstofmoleculen in de cellen hadden opgehoopt. Het goud in het deeltje versterkte het contrast genoeg voor de onderzoekers om te zien dat de deeltjes zich in de cellen verzamelden in kleine bolvormige structuren die lysosomen worden genoemd. Het doel, zegt Baker, is om deeltjes te maken die zich richten op kankergenen in cellen. Je zou dit materiaal binden aan, laten we zeggen, een oncogen in een cel en het oncogen uitschakelen zonder iets anders te schaden, zegt hij.
Maar eerst zullen de onderzoekers moeten aantonen dat hun materiaal in dieren werkt. Veel andere onderzoeksgroepen hebben multifunctionele nanodeeltjes ontwikkeld om kankercellen op te sporen en beeldvormende moleculen en medicijnen af te leveren. Honderden verschillende materialen worden nu getest: gouden nanodeeltjes, silica-nanodeeltjes, polymeerschillen en met goud beklede glasparels, om er maar een paar te noemen. Om bij mensen te werken, moet elke kankernanotherapie drie grote uitdagingen doorstaan: de nanodeeltjes zouden zich alleen op kankercellen moeten richten; alle nanodeeltjes die zich niet in cellen ophopen, moeten uit het lichaam worden verwijderd; en de deeltjes mogen de immuunrespons van het lichaam niet veroorzaken.
Het eerste doel – gericht op tumoren – was niet eenvoudig. Specificiteit bij het toedienen van medicijnen is van oudsher een zeer ongrijpbaar doel, zegt Mauro Ferrari, voorzitter van de afdeling biomedische technologie van het Health Science Center van de Universiteit van Texas in Houston. Omdat de nieuwe deeltjes dendrimeren hebben waaraan de onderzoekers verschillende targeting-moleculen kunnen hechten, zou de techniek kunnen werken. Maar de echte test zal dat in het lichaam doen. Het richten op kankercellen kan op een miljoen verschillende manieren in het laboratorium, zegt Ferrari. Maar het vertalen van de techniek naar dieren en mensen blijkt erg moeilijk te zijn.
Baker is van mening dat de polymeerdendrimeren het lukken. In een onderzoek uit 2005 toonde zijn onderzoeksteam aan dat dendrimeermoleculen - zonder goud erin - die waren geladen met foliumzuur en een kankermedicijn specifiek gericht waren op menselijke tumoren bij muizen, en de tumoren efficiënter vertraagden of doodden dan het medicijn alleen. De onderzoekers testen nu de nieuwe goud-dendrimeer hybride deeltjes in muizen en verwachten dat de deeltjes net zo effectief zijn als de gewone dendrimeren.
De kleine omvang van de nieuwe deeltjes moet ervoor zorgen dat ze uit het lichaam worden verwijderd. De deeltjes zijn kleiner dan de meeste andere nanodeeltjessystemen die zijn ontworpen voor kankertherapie, volgens Baker, dus ze mogen zich niet ophopen in vitale organen zoals de nier, lever of longen. Maar hun kleine formaat kan andere veiligheidsproblemen veroorzaken. In dieren of mensen kunnen de nanodeeltjes in andere cellen terechtkomen, zegt Raoul Kopelman , een professor aan het Centrum voor Biologische Nanotechnologie van de Universiteit van Michigan, die niet betrokken was bij het nieuwe werk. Als je met dieren of mensen te maken hebt, zijn er veel soorten cellen, zegt Kopelman. Zullen ze in andere cellen komen, zoals immuuncellen? Het moet getest worden.
Het belangrijkste probleem dat moet worden opgelost, zegt Ferrari, is hoe nanodeeltjes kunnen worden gemaakt die heimelijk de natuurlijke afweermechanismen van het lichaam kunnen vermijden en tumoren kunnen bereiken. Het lichaam heeft zoveel valstrikken die ervoor zorgen dat drugs en nanodeeltjes en alles wat vreemd is, niet in iets belangrijks in het lichaam terechtkomen, zegt hij. Als je bovenop het dendrimeerplatform de mogelijkheid kunt bouwen om met grote efficiëntie over biologische barrières heen te komen, dan hebben we een grote doorbraak.