Nanoboții autopropulsați micșorează tumorile vezicii urinare la șoareci cu 90% – Physics World

Nanoboții autopropulsați micșorează tumorile vezicii urinare la șoareci cu 90% – Physics World

Marca temporală: 21 februarie 2024 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="Tratament vizat Acumularea de nanoboți în tumora vizualizată prin microscopie. (Cu amabilitatea: IRB Barcelona)”> Acumularea de nanoboți în tumoră
Tratament vizat Acumularea de nanoboți în tumora vizualizată prin microscopie. (Cu amabilitatea: IRB Barcelona)

Imaginați-vă o armată de particule autopropulsate, acoperite cu radioizotopi, de 2500 până la 10,000 de ori mai mici decât o bucată de praf care, la injectare în corp, caută și se atașează de tumori canceroase, distrugându-le. Sună a science fiction? Nu este așa pentru șoarecii cu cancer de vezică urinară.

Cercetătorii din Spania raportează că nanoparticulele care conțin iod radioactiv și care se propulsează prin reacție cu uree au capacitatea de a distinge tumorile canceroase ale vezicii urinare de țesutul sănătos. Acești „nanoboți” pătrund în matricea extracelulară a tumorii și se acumulează în ea, permițând terapiei cu radionuclizi să-și atingă ținta precisă. Într-un studiu realizat la Institutul de Bioinginerie din Catalonia (IBEC) din Barcelona, ​​șoarecii care au primit o singură doză din acest tratament au avut o reducere cu 90% a dimensiunii tumorilor vezicii urinare în comparație cu animalele netratate.

Această abordare nouă ar putea într-o zi să revoluționeze tratamentul cancerului de vezică urinară. Cancerul de vezică urinară este al zecelea cel mai frecvent cancer din lume, cu peste 600,000 de cazuri noi diagnosticate în 2022 și peste 220,000 de decese la nivel global, potrivit Observatorului Global al Cancerului al Organizației Mondiale a Sănătății.

Cancerul vezicii urinare non-invazive musculare, care reprezintă 75% din cazuri, este tratat în prezent prin rezecție tumorală urmată de injectarea intravezicală de medicamente de chimioterapie sau imunoterapie în vezică. Livrarea medicamentelor este, totuși, deosebit de dificilă, datorită permeabilității scăzute a uroteliului (țesutul care căptușește interiorul tractului urinar), umplerii conținutului de urină și spălării ulterioare a medicamentelor. Procesul este, de asemenea, inconfortabil pentru pacienți, deoarece aceștia trebuie să își întoarcă corpul la intervale în timp ce stau întinși pentru a permite medicamentelor să ajungă pe toate părțile peretelui vezicii urinare. După tratament, există un risc de 30-70% de recidivă în cinci ani.

Pentru a îmbunătăți rezultatele clinice, investigator principal Samuel Sanchez și colegii își propun să dezvolte tratamente inovatoare și mai eficiente pentru cancerul vezicii urinare și, în acest proces, să reducă ratele de recurență. În plus, o terapie cu doză unică ar reduce semnificativ costul tratamentului, care necesită în prezent între șase și 14 spitalizări.

Echipa a creat nanoboți din nanoparticule de silice mezoporoasă cu diferite componente funcționale pe suprafața lor. Acestea includ radioizotopi pentru vizualizarea PET sau terapia cu radionuclizi și proteina urază, care reacționează cu ureea din urină și permite propulsarea nanobotului.

Înscriere în Natură Nanotehnologia, cercetătorii raportează că, atunci când au adăugat o picătură de nanoboți la o soluție care conține 300 mM uree, nanoboții au prezentat o mișcare de roi, formând fronturi active și viguroase și vortexuri tridimensionale. Fără uree, nanoboții s-au sedimentat pur și simplu în apropierea locului de adăugare.

Pentru a examina dacă nanoboții pot ajunge la o tumoare in vivo, echipa le-a evaluat comportamentul la șoarecii purtători de tumori. Imaginile cu tomografie cu emisie de pozitroni (PET) au arătat că semnalele de la nanoboții marcați radioactiv au fost plasate împreună cu poziția tumorii, așa cum a fost determinată prin RMN, radioactivitatea fiind văzută în principal la locul tumorii țintă. Doar șoarecii injectați cu nanoboți plus uree au prezentat o acumulare substanțială în masa tumorală - nanoboții livrați în apă, iar nanoparticulele de control (fără urează) livrate în apă sau uree au prezentat o absorbție minimă a tumorii.

Cercetătorii sugerează că mobilitatea nanoboților îi ajută să pătrundă în masa tumorală. „Nanoboții nu au anticorpi specifici pentru a recunoaște tumora, iar țesutul tumoral este de obicei mai rigid decât țesutul sănătos, dar acest lucru nu este cazul în tumorile vezicii urinare”, explică co-primul autor. Meritxell Serra Casablancas al IBEC. „Am observat că acești nanoroboți pot descompune matricea extracelulară a tumorii prin creșterea locală a pH-ului printr-o reacție chimică de autopropulsare. Acest fenomen a favorizat o mai mare penetrare a tumorii.” Cercetătorii cred că nanoboții se ciocnesc de uroteliu ca și cum ar fi un perete, dar pătrund în tumora care este mai spongioasă.

Echipa observă că identificarea nanoboților în imaginile microscopice ale țesutului disecat a fost o provocare. După ce tehnicile de microscopie optică confocală au eșuat, cercetătorii de la IRB Barcelona a dezvoltat un sistem de microscopie bazat pe foi de lumină, bazat pe iluminare laser plană, capabil să scaneze diferitele straturi ale vezicii urinare și să creeze o reconstrucție 3D a întregului organ.

„Sistemul de microscopie cu foi de lumină elastică împrăștiată pe care l-am dezvoltat ne-a permis să eliminăm lumina reflectată de tumora însăși, permițându-ne să identificăm și să localizăm nanoparticulele în întregul organ fără etichetare prealabilă, la o rezoluție fără precedent”, spune Julien Colombelli de la IRB Barcelona.

Pentru a evalua efectul terapeutic al tehnicii, echipa a etichetat nanoboții cu iod-131 (131I, un radioizotop utilizat în mod obișnuit pentru terapia cu radionuclizi) și le-am administrat șoarecilor purtători de tumori. Tratament cu doza de pierdere 131I-nanoboții din uree au oprit creșterea tumorii, în timp ce dozele mari 131I-nanoboții administrați în uree au condus la o reducere de aproape 90% a volumului tumorii în comparație cu animalele netratate.

spune Sánchez Lumea fizicii că următorii pași ai echipei sunt să încapsuleze medicamentele mici utilizate în prezent în chimioterapie și să continue să testeze eficiența nanoboților ca purtători de medicamente. În cele din urmă, intenționează să extindă nanoboții și să studieze căile de reglementare pentru a trece la primele studii clinice în următorii trei-patru ani, prin spinoff-ul IBEC. Nanobots Therapeutics.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Lumea fizicii