Samobieżne nanoboty zmniejszają guzy pęcherza moczowego u myszy o 90% – Świat Fizyki

Samobieżne nanoboty zmniejszają guzy pęcherza moczowego u myszy o 90% – Świat Fizyki

Znacznik czasu: 21 lutego 2024 r. 7:00

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-caption="Leczenie ukierunkowane Akumulacja nanobotów w guzie wizualizowana pod mikroskopem. (Dzięki uprzejmości: IRB Barcelona)”> Akumulacja nanobotów w guzie
Leczenie ukierunkowane Akumulacja nanobotów w guzie wizualizowana pod mikroskopem. (Dzięki uprzejmości: IRB Barcelona)

Wyobraźmy sobie armię samobieżnych cząstek pokrytych radioizotopami, od 2500 do 10,000 XNUMX razy mniejszych od pyłku kurzu, które po wstrzyknięciu do organizmu wyszukują guzy nowotworowe i przyczepiają się do nich, niszcząc je. Brzmi jak science fiction? Nie dotyczy to myszy chorych na raka pęcherza moczowego.

Naukowcy z Hiszpanii donoszą, że nanocząstki zawierające radioaktywny jod, które poruszają się w reakcji z mocznikiem, potrafią odróżnić nowotworowe guzy pęcherza moczowego od zdrowej tkanki. Te „nanoboty” penetrują macierz zewnątrzkomórkową guza i gromadzą się w niej, umożliwiając terapii radionuklidowej osiągnięcie dokładnego celu. W badaniu przeprowadzonym na Instytut Bioinżynierii Katalonii (IBEC) w Barcelonie, u myszy otrzymujących pojedynczą dawkę tego leczenia wielkość guzów pęcherza moczowego zmniejszyła się o 90% w porównaniu ze zwierzętami nieleczonymi.

To nowatorskie podejście może pewnego dnia zrewolucjonizować leczenie raka pęcherza moczowego. Według Globalnego Obserwatorium Raka Światowej Organizacji Zdrowia rak pęcherza moczowego jest dziesiątym najczęściej występującym nowotworem na świecie. W 600,000 r. zdiagnozowano ponad 2022 220,000 nowych przypadków i ponad XNUMX XNUMX zgonów na całym świecie.

Rak pęcherza moczowego nienaciekający mięśnia, który stanowi 75% przypadków, jest obecnie leczony poprzez wycięcie guza, a następnie dopęcherzowe wstrzyknięcie do pęcherza leków chemioterapeutycznych lub immunoterapeutycznych. Podawanie leków jest jednak szczególnie trudne ze względu na niską przepuszczalność nabłonka dróg moczowych (tkanki wyściełającej wnętrze dróg moczowych), wypełnianie się moczem i późniejsze wypłukiwanie leków. Proces ten jest również niewygodny dla pacjentów, ponieważ w pozycji leżącej muszą co jakiś czas obracać ciało, aby leki mogły dotrzeć na wszystkie strony ściany pęcherza. Po leczeniu ryzyko nawrotu w ciągu pięciu lat wynosi 30–70%.

Główny badacz, aby poprawić wyniki kliniczne Samuel Sanchez i współpracownicy mają na celu opracowanie innowacyjnych i skuteczniejszych metod leczenia raka pęcherza moczowego, a tym samym zmniejszenie częstości nawrotów. Dodatkowo terapia jednodawkowa znacząco obniżyłaby koszty leczenia, które obecnie wymaga od sześciu do 14 hospitalizacji.

Zespół stworzył nanoboty z mezoporowatych nanocząstek krzemionki z różnymi składnikami funkcjonalnymi na powierzchni. Należą do nich radioizotopy do wizualizacji PET lub terapii radionuklidami oraz ureaza białkowa, która reaguje z mocznikiem w moczu i umożliwia napęd nanobota.

Pisanie w Natura Nanotechnologiabadacze podają, że po dodaniu kropli nanobotów do roztworu zawierającego 300 mM mocznika nanoboty wykazywały ruch rojący się, tworząc aktywne i energiczne fronty oraz trójwymiarowe wiry. Bez mocznika nanoboty po prostu sedymentowały w pobliżu miejsca dodawania.

Aby sprawdzić, czy nanoboty mogą dotrzeć do guza in vivozespół ocenił ich zachowanie u myszy z nowotworem. Obrazy z pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) wykazały, że sygnały ze znakowanych radioaktywnie nanobotów były zlokalizowane w miejscu guza, jak określono za pomocą rezonansu magnetycznego, przy czym radioaktywność była widoczna głównie w docelowym miejscu guza. Tylko myszy, którym wstrzyknięto nanoboty z mocznikiem, wykazały znaczną akumulację w masie guza – nanoboty dostarczone w wodzie, a kontrolne nanocząsteczki (bez ureazy) dostarczone w wodzie lub moczniku wykazywały minimalny wychwyt guza.

Naukowcy sugerują, że mobilność nanobotów pomaga im penetrować masę guza. „Nanobotom brakuje specyficznych przeciwciał umożliwiających rozpoznanie nowotworu, a tkanka nowotworowa jest zazwyczaj sztywniejsza niż tkanka zdrowa, ale w przypadku guzów pęcherza moczowego tak się nie dzieje” – wyjaśnia współautor Meritxell Serra Casablancas z IBEC-a. „Zaobserwowaliśmy, że te nanoroboty mogą rozkładać macierz zewnątrzkomórkową nowotworu poprzez lokalne zwiększanie pH w drodze samonapędzającej się reakcji chemicznej. Zjawisko to sprzyjało większej penetracji nowotworu.” Naukowcy uważają, że nanoboty zderzają się z nabłonkiem dróg moczowych jak ze ścianą, penetrując jednak guz, który jest bardziej gąbczasty.

Zespół zauważa, że ​​identyfikacja nanobotów na obrazach mikroskopowych wypreparowanej tkanki była wyzwaniem. Po tym, jak zawiodły techniki konfokalnej mikroskopii optycznej, naukowcy z IRB Barcelony opracowali system mikroskopii oparty na arkuszu świetlnym, oparty na planarnym oświetleniu laserowym, umożliwiający skanowanie różnych warstw pęcherza moczowego i tworzenie trójwymiarowej rekonstrukcji całego narządu.

„Opracowany przez nas system mikroskopii rozproszonej, elastycznej arkusza świetlnego umożliwił nam wyeliminowanie światła odbitego przez sam guz, co pozwoliło nam zidentyfikować i zlokalizować nanocząstki w całym narządzie bez wcześniejszego etykietowania, z niespotykaną dotąd rozdzielczością” – mówi Juliena Colombelliego z IRB Barcelona.

Aby ocenić efekt terapeutyczny tej techniki, zespół oznaczył nanoboty jodem-131 ​​(131I, radioizotop powszechnie stosowany w terapii radionuklidami) i podawano je myszom z nowotworem. Leczenie małą dawką 131I-nanoboty w moczniku hamowały wzrost guza przy dużych dawkach 131I-nanoboty podawane w moczniku doprowadziły do ​​prawie 90% zmniejszenia objętości guza w porównaniu ze zwierzętami nieleczonymi.

Sánchez opowiada Świat Fizyki że kolejnymi krokami zespołu będzie kapsułkowanie małych leków stosowanych obecnie w chemioterapii i dalsze testowanie skuteczności nanobotów jako nośników leków. Docelowo zamierzają zwiększyć skalę nanobotów i zbadać ścieżki regulacyjne, aby przejść do pierwszych badań klinicznych w ciągu najbliższych trzech do czterech lat za pośrednictwem spółki wydzielonej IBEC Terapia nanobotami.

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki