Nanoboti z lastnim pogonom zmanjšajo tumorje mehurja pri miših za 90 % – Physics World

Nanoboti z lastnim pogonom zmanjšajo tumorje mehurja pri miših za 90 % – Physics World

Časovni žig: 21. februar 2024 7

<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="Ciljno usmerjeno zdravljenje Kopičenje nanobotov v tumorju, vidno z mikroskopijo. (Z dovoljenjem: IRB Barcelona)”> Kopičenje nanobotov v tumorju
Ciljno usmerjeno zdravljenje Kopičenje nanobotov v tumorju, vidno z mikroskopijo. (Z dovoljenjem: IRB Barcelona)

Predstavljajte si vojsko samopoganjajočih se z radioizotopi prekritih delcev, 2500- do 10,000-krat manjših od drobca prahu, ki po vbrizganju v telo iščejo in se pritrdijo na rakave tumorje ter jih uničijo. Se sliši kot znanstvena fantastika? Ne velja za miši z rakom na mehurju.

Raziskovalci v Španiji poročajo, da imajo nanodelci, ki vsebujejo radioaktivni jod in se poganjajo ob reakciji s sečnino, sposobnost razlikovati rakave tumorje mehurja od zdravega tkiva. Ti »nanoboti« prodrejo v zunajcelični matriks tumorja in se kopičijo v njem, kar omogoča radionuklidni terapiji, da doseže svoj natančen cilj. V študiji, izvedeni na Inštitut za bioinženiring Katalonije (IBEC) v Barceloni so imele miši, ki so prejele en odmerek tega zdravljenja, 90-odstotno zmanjšanje velikosti tumorjev mehurja v primerjavi z nezdravljenimi živalmi.

Ta nov pristop lahko nekega dne revolucionira zdravljenje raka na mehurju. Po podatkih Globalnega observatorija za raka Svetovne zdravstvene organizacije je rak mehurja deseti najpogostejši rak na svetu, leta 600,000 je bilo diagnosticiranih več kot 2022 novih primerov in več kot 220,000 smrti po vsem svetu.

Nemišičnoinvazivni rak mehurja, ki predstavlja 75 % primerov, se trenutno zdravi z resekcijo tumorja, ki ji sledi intravezikalna injekcija kemoterapevtskih ali imunoterapevtskih zdravil v mehur. Vendar je dovajanje zdravil še posebej zahtevno zaradi nizke prepustnosti urotelija (tkiva, ki obdaja notranjost sečil), polnjenja vsebine urina in kasnejšega izpiranja zdravil. Postopek je neprijeten tudi za paciente, saj morajo med ležanjem pokonci v presledkih obračati telo, da lahko zdravila dosežejo vse strani stene mehurja. Po zdravljenju obstaja 30–70 % tveganje za ponovitev v petih letih.

Za izboljšanje kliničnih rezultatov, glavni raziskovalec Samuel Sanchez in sodelavci si prizadevajo razviti inovativna in učinkovitejša zdravljenja raka mehurja in pri tem zmanjšati stopnje ponovitve. Poleg tega bi terapija z enim odmerkom bistveno znižala stroške zdravljenja, ki trenutno zahteva od šest do 14 hospitalizacij.

Ekipa je ustvarila nanobote iz mezoporoznih nanodelcev silicijevega dioksida z različnimi funkcionalnimi komponentami na njihovih površinah. Sem spadajo radioizotopi za PET vizualizacijo ali radionuklidno terapijo ter protein ureaza, ki reagira s sečnino v urinu in omogoča pogon nanobota.

Pisanje v Naravna nanotehnologija, raziskovalci poročajo, da so nanoboti, ko so dodali kapljico nanobotov v raztopino, ki je vsebovala 300 mM sečnine, pokazali rojilno gibanje, ki je tvorilo aktivne in živahne fronte in tridimenzionalne vrtince. Brez sečnine so se nanoboti preprosto usedli blizu mesta dodajanja.

Preučiti, ali lahko nanoboti dosežejo tumor vivo, je ekipa ocenila njihovo vedenje pri miših, ki nosijo tumor. Slike pozitronske emisijske tomografije (PET) so pokazale, da so bili signali iz radioaktivno označenih nanobotov locirani skupaj s položajem tumorja, kot je bilo ugotovljeno z MRI, pri čemer je radioaktivnost vidna predvsem na ciljnem mestu tumorja. Samo miši, ki so jim vbrizgali nanobote in sečnino, so pokazale znatno kopičenje v tumorski masi – nanoboti, dostavljeni v vodi, in kontrolni nanodelci (brez ureaze), dostavljeni v vodi ali sečnini, so pokazali minimalen privzem tumorja.

Raziskovalci domnevajo, da jim mobilnost nanobotov pomaga prodreti v tumorsko maso. "Nanoboti nimajo specifičnih protiteles za prepoznavanje tumorja, tumorsko tkivo pa je običajno trše od zdravega tkiva, vendar to ne velja za tumorje mehurja," pojasnjuje soavtor Meritxell Serra Casablancas IBEC. »Opazili smo, da lahko ti nanoroboti razgradijo zunajcelični matriks tumorja z lokalnim zvišanjem pH s samopogonsko kemično reakcijo. Ta pojav je prispeval k večji penetraciji tumorja." Raziskovalci verjamejo, da nanoboti trčijo ob urotelij, kot bi bil stena, vendar prodrejo v tumor, ki je bolj gobast.

Ekipa ugotavlja, da je bilo prepoznavanje nanobotov v mikroskopskih slikah seciranega tkiva izziv. Potem ko so tehnike konfokalne optične mikroskopije odpovedale, so raziskovalci na IRB Barcelona je razvil mikroskopski sistem na podlagi svetlobnih listov, ki temelji na ravninski laserski osvetlitvi in ​​je sposoben skenirati različne plasti mehurja in ustvariti 3D rekonstrukcijo celotnega organa.

"Sistem za mikroskopijo z razpršeno elastično svetlobo, ki smo ga razvili, nam je omogočil, da smo odstranili svetlobo, ki jo odbija sam tumor, kar nam je omogočilo identifikacijo in lociranje nanodelcev v celotnem organu brez predhodnega označevanja z ločljivostjo brez primere," pravi. Julien Colombelli iz IRB Barcelona.

Da bi ocenili terapevtski učinek tehnike, je ekipa nanobote označila z jodom-131 ​​(131I, radioizotop, ki se običajno uporablja za radionuklidno terapijo), in jih dal mišem, ki so nosile tumor. Zdravljenje z izgubljenim odmerkom 131I-nanoboti v sečnini so zaustavili rast tumorja, medtem ko so visoki odmerki 131I-nanoboti, aplicirani v sečnini, so povzročili skoraj 90-odstotno zmanjšanje volumna tumorja v primerjavi z nezdravljenimi živalmi.

Sánchez pove Svet fizike da so naslednji koraki ekipe kapsuliranje majhnih zdravil, ki se trenutno uporabljajo v kemoterapiji, in nadaljevanje testiranja učinkovitosti nanobotov kot prenašalcev zdravil. Sčasoma nameravajo povečati obseg nanobotov in preučiti regulativne poti, da bi se v naslednjih treh do štirih letih pomaknili k prvim kliničnim preskušanjem prek spinoffa IBEC Nanoboti Therapeutics.

Časovni žig:

Več od Svet fizike