2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-05-20 22:44
Need on vaid pisike täpike, mis esinevad mitmel erineval kujul: osakesed, torud, kestad, isegi jalgpallitaoline kuju. Neil on ka ühine eesliide: "nano", mis tähistab nende suurust, meetri miljardit osa või ligikaudu 25-miljonikku tolli.
Täna uurivad vähiuurijad selliste nanostruktuuride potentsiaali sihtida suurepäraselt vähirakke, kahjustamata ümbritsevaid kudesid, ja kujutada kasvajate moodustumist ammu enne, kui neil on võimalus eluohtlikuks muutuda.
Kuigi diagnostika ja heakskiidetud ravimeetodid on aastate kaugusel, on mitmed kliinilised uuringud lähenemas, samas kui mõnda neist testitakse juba patsientidel. Siin toimuval rahvusvahelisel konverentsil "Molecular Targets and Cancer Therapeutics" on pressikonverents teemal "Vähktõve diagnostika ja ravi nanotehnoloogia edusammud".
Selle seansi teadusuuringute tipphetked on järgmised:
Nanotoru, mis on kombineeritud monoklonaalsete antikehadega, tuvastab vähirakke, pakkudes praeguste meetoditega potentsiaalselt kulutõhusat viisi, kuidas diagnoosida, kas rakud on vähkkasvajad või mitte, vaid mõne minuti ja tunni või päevaga.
Kullaosakestega täidetud nanokestad hävitavad laservalgusega kuumutamisel kasvajarakke. Veelgi enam, need nanokestad interakteeruvad valgusega teatud viisil ja neid saab "häälestada" diskreetsetele hävitavatele lainepikkustele, muutes südamiku ja kesta suurust.
Nanoosakest, mis on kombineeritud hormooni ja rakke tapva peptiidiga, katsetatakse primaarsete ja metastaatiliste rinnavähirakkude pildistamiseks, sihtimiseks ja hävitamiseks.
Uudset tüüpi "nanokompleks", mis koosneb mikroskoopilisest lipiidipõhisest liposoomist ja antikehast koos geeniteraapiaga, on sisenemas kliinilistesse uuringutesse. Teadlased loodavad, et nii tuvastatakse metastaatilised vähirakud kui ka need hävitatakse.
Üheseinalised süsiniknanotorud adsorbeeritud monoklonaalsete antikehadega tuvastavad rinnavähirakud (Abstract 3126)
Biokeemik ja insener on kasutanud väikseid süsiniknanotorusid ja monoklonaalseid antikehi, et tuvastada vähirakke laborinõudes. Töö võib viia nanotorupõhiste biosensoriteni, mis võivad tuvastada veres ringlevaid vähirakke, mis pärinevad uuest vähist või ravitud kasvajast, mis on taastunud.
Balaji Panchapakesan, Ph. D. Delaware'i Ülikoolis Newarkis, ja tema kaastöötajad katsid mikroskoopiliste süsinik-nanotorude pinna monoklonaalse antikehaga. Antikehad - niinimetatud juhitavad raketid, mis asuvad vähirakkude pinnal asuvates sihtmärkides - olid spetsiifilised insuliinitaolise kasvufaktori 1 retseptori (IGF1R) suhtes, mida tavaliselt leidub vähirakkudel.
Kui vähirakud ja antikehad omavahel seostuvad, toimub Panchapakesani sõnul elektrivoolus mõõdetav muutus. Tema ja tema rühm asetasid elektroodide vahele antikehade ja nanotorude kombinatsioonid ja võrdlesid elektrilaengu suurenemist kahe erineva rinnavähi tüübi vahel. Ühel tüübil, inimese BT474 rinnavähirakkudel, oli mõõdukas IGF1R ekspressioon, samas kui teisel tüübil, MCF7, oli IGF1R ekspressioon kõrgem.
Teadlased leidsid, et antikeha-nanotoru seadme juhtivuse muutus oli võrdeline vähirakkude pinnal olevate retseptorite arvuga. See tähendab, et BT474 vähirakkudel, mille pinnal oli vähem IGF1R-i, oli juhtivus kolm korda suurem. IGF1R-ga koormatud MCF7 rakkude juhtivus suurenes kaheksa korda.
"Kui vähiraku rakupinna retseptorile (IGF1R) spetsiifilised antikehavalgud, mis on kinnitunud nanotoru külge, seonduvad vähiraku pinnaga, põhjustavad nad spetsiifilise muutuse elektrijuhtivuses, "selgitab Panchapakesan. Teadlased leidsid MCF7 rakkudega voolu "naelu", kuna see korreleerus suurema IGF1R ekspressiooniga.
"Seda tehnikat saab kasutada tuvastamiseks ja seda saab kasutada korduvate ringlevate kasvajarakkude või algselt ravitud kasvajast allesjäänud mikrometastaaside jaoks," selgitab kaasautor Eric Wickstrom, Ph. D. Jeffersoni meditsiinikolledžist. Thomas Jeffersoni ülikool Philadelphias.
"See võib olla kulutõhus ja võib praeguste histoloogilise lõikamise meetoditega diagnoosida, kas rakud on vähkkasvajad või mitte, mõne minuti ja tundide või päevade jooksul, " ütleb dr Panchapakesan. "See võib võimaldada ka suuremahuliste tootmismeetodite abil teha tuhandeid andureid ja kasutada nende mikrokiipe vähivalkude tuvastamiseks."
Teadlased kavatsevad testida seda tehnikat täiendavate rinnavähimarkeritega, aga ka teiste vähivormide markeritega. Samuti plaanivad nad läbi viia loomkatseid, uurides antikeha-nanotorusüsteemi tundlikkust vähirakkude tuvastamisel veres ja teatud tüüpi kasvajatest verre eritunud vähirakkude tuvastamisel.
Immunonanoshellid selektiivse fototermilise teraapia jaoks (Abstract 3198) ja nanokestad kombineeritud vähiteraapia ja in vivo pildistamise jaoks (Abstract 2711)
Rice'i ülikooli teadlased töötavad välja uudse ja süstemaatilise lähenemisviisi vähiravile, mis hõlmab arenenud tehnoloogiate kasutamist, mis on iseenesest kahjutud – kuid näivad kooskasutamisel pakkuvat võimsaid vähki hävitavaid omadusi.
See taktika keskendub kahele põhikomponendile: struktuuridele, mida nimetatakse "nanokesteks", mis on mikroskoopilised kuulid, mis koosnevad õhukese kullakihiga kaetud ränidioksiidi südamikust ja teiseks lähiinfrapunavalgusest (NIR). Üksinda kasutades on nanokestad mittetoksilised ja võivad erituda ilma kahjulike mõjudeta, kuna kuld on bioloogiliselt ühilduv. Laseri poolt edastatud lähiinfrapunavalgusel on kudedes leiduvate komponentidega minimaalne koostoime ja see ei kahjusta keha.
Kuid kui nanokestad süstitakse vähihaigele katseloomale, kogunevad need kasvajasse; NIR laservalguse lisamine soojendab nende kuldkesta, pannes osakesed hävitama kasvajarakke. Veelgi enam, nende suuruse tõttu – läbimõõduga mõni nanomeeter ehk miljardik meetrit – interakteeruvad need nanokestad valgusega teatud viisil ja neid saab tuuma ja kesta suurust muutes "häälestada" diskreetsetele hävitavatele lainepikkustele.
Kaks uut uuringut edendavad selle tehnoloogia kasutamist. Üks, millest teatas bioinseneri kraadiõppur Andre Gobin, on esimene, kes demonstreerib, kuidas nanokestasid ja pildistamist saab koos kasutada kasvajate raviks loommudelites. Gobin ja Rice'i teadlaste meeskond süstisid käärsoolevähiga siirdatud hiirte vereringesse nanokestad, teades varasemate katsete põhjal, et nanokestad kogunevad eelistatav alt kasvajatesse. Selle põhjuseks on asjaolu, et kiiresti kasvavates tahketes kasvajates arenevad veresooned on halvasti vormitud ja läbilaskvad ning läbi vere liikuvad nanokestad valguvad lõpuks nendest lekkivatest veresoontest välja kasvajakoesse. Sinna jõudes eritab kasvaja neid jäätmena aeglaselt. Nanokestad on ka immuunsüsteemi eest varjatud, kuna neid "varjestab" kaitsev polümeerkate, polü-(etüleenglükool) või PEG. See ei muuda nanokestade omadusi, vaid muudab need keha loomuliku kaitsemehhanismi jaoks "nähtamatuks".
Kakskümmend tundi pärast nanokestade süstimist pildistasid teadlased nende olemasolu kasvajas, kasutades väikest käeshoitavat optilise koherentstomograafia (OCT) sondi, mis sarnaneb sellega, mida dermatoloogid saavad kasutada nahavähkide tuvastamiseks. Gobini sõnul loodavad teadlased, et neid juba müügilolevaid sonde saab kohandada mõlema suurema eraldusvõimega tuumorite kujutise nanokesta jaoks ja seejärel soojendada neid terapeutiliselt sondiga ühendatud sekundaarse laseriga, muutes nanoshell-abiga ravi kasutajasõbralikuks..
Selles uuringus kasutati hiirte katserühma kasvajate kiiritamiseks siiski teist laserallikat. Uuringu lõpus jäi katserühmas ellu 82 protsenti hiirtest, kuid
kõik kontrollrühma hiired, kes ei saanud nanokestasid ja laserravi, tuli nende suurte kasvajate tõttu ohverdada.
Teise Rice'i ülikooli uuringu eesmärk on parandada nanokestade kasvajasse kohaletoimetamise meetodit. Kuigi lekkivate veresoonte strateegia võib nanokestad passiivselt tuumoriteks uputada, ei suuda see "leida" pisikesi vähkkasvajaid, mis on metastaseerunud ja mis ei ole veel "värbanud" olulist veresoonte süsteemi nende toitmiseks. Selle vastu võitlemiseks on teadlased sulatanud nanokesta antikehaga; idee selliste "immunonanosellide" taga on sihitud nanokest, mis suudab leida teatud tüüpi vähi kõikjal, kus see peitub, ütleb uuringu autor, bioinseneri kraadiõppur Amanda Lowery
Uuringus, millest Lowery teatab, ühendasid teadlased Y-kujulised HER2-vastased antikehad nanokestade külge ja HER2 üleekspresseerivate rinnavähkidega seonduva antikehaga. Seejärel rakendasid nad need immunonanoshelid laboratoorsete rinnavähirakkude ülaosale ja kasutasid aine kuumutamiseks laservalgust. Seejärel värvisid teadlased rakud, et näha, millised elasid, ja leidsid, et surid ainult HER2 ekspresseerivad rakud, mis olid sidunud nanokestad ja puutusid kokku lähiinfrapunalaseriga. Samuti jäid ellu rakud, mis ei olnud laservalgusega kokku puutunud, mis viitab sellele, et antikeha-nanoshelli ravi hävitas tõhus alt HER2 üleekspresseerivaid vähirakke. Uurimisrühm kavatseb nüüd seda strateegiat katsetada loommudelitel.
Vastav alt Gobini, Lowery ja Rice'i ülikooli õppejõududele, kellega nad töötavad, kasutab vähiravi nanotehnoloogia ära suure osa haiguse kohta juba teadaolevast bioloogiast ja ühendab selle tehnikakomplektiga, mis põhineb järgmise ajastu tehnoloogial..
Rinnavähi ja metastaaside sihtimine LHRH ja lüütilise peptiidi, hekaati, raudoksiidi nanoosakestega seotud kombinatsiooniga (Abstract 3280)
Teadlased on kombineerinud hormooni, rakke tapva peptiidi ja nanoosakesi, et sihtida ja tappa rinnavähirakke.
Teadlased eesotsas Carola Leuschneriga, Ph. D., Penningtoni biomeditsiiniuuringute keskuses Baton Rouge'is, lootsid leida tõhusa vahendi, mille abil saaks primaarseid ja metastaatilisi rinnavähirakke pildistada, sihtida ja hävitada, jättes samal ajal normaalsed rakud rahule.
Nad kasutasid ära luteiniseerivat hormooni vabastava hormooni (LHRH) retseptorite rohkust rinnavähi rakkude pinnal ja lõid molekulaarse kompleksi, ühendades LHRH 10 nm nanoosakesega – superparamagnetilise raudoksiidiga – ja rakke tapva peptiidravimiga., Hecate.
Leuschner ja tema kaastöötajad testisid kompleksi kahte erinevat versiooni, et näha, milline võiks olla parim viis rinnavähi kasvajate ja metastaaside raviks ja pildistamiseks. Ühes versioonis oli nanoosakeste pind kaetud LHRH ja Hecate vahelduvate "päikesekiirtega". Teises seoti nanoosake otse LHRH-Hecate'iga.
Nad katsetasid esm alt kahte versiooni laborinõudes kahe erineva rinnavähi rakuliiniga ja hiire rakukontrollis. Kontseptsiooni tõestamise uuringus leidsid nad tõendeid selle kohta, et raudoksiidi osakesel vahelduv LHRH ja lüütiline peptiid hävitasid tõhus alt vähirakke, mis viitab sellele, et rakke hävitav peptiid toimis kõige paremini siis, kui see puutus kokku rakumembraaniga. "Võimalik, et kui lüütilisel peptiidil puudub koostoime membraaniga, mille sihtmärk on, ei saa see tappa," ütleb Leuschner.
Uurimisrühm vaatles järgmiseks alasti hiiri – immuunsüsteemita hiiri –, kes kandsid inimese rinnavähi ksenografte. Teises kontseptsiooni tõestamise uuringus leidsid nad, et nanoosakeste ja hekate kombinatsiooni süstimisel ei saa ravim kasvajarakke tappa, kuna see ei leidnud neid sisuliselt. Kui LHRH-d süstiti enne kolmepealist kombinatsiooni või LHRH-ravimite kombinatsiooni, blokeeriti kasvajarakkude LHRH-retseptorid. Need leiud viitavad retseptori vahendatud protsessile.
"Koju sõnum on see, et vähirakkude tapmiseks peab teil olema sihtüksus," ütles dr. Leuschner ütleb. "Ilma LHRH-i sihtrühmata ei tapa nanoosakeste ja ravimite konstruktsioon vähirakke ja see on nagu üldiselt süsteemne keemiaravi ravim."
Jällegi, LHRH-raudoksiidi ja hekaadi kombinatsioon toimis kõige paremini rinnavähirakkude, sealhulgas metastaatiliste rakkude sihtimisel ja hävitamisel.
Leuschneri sõnul on nanoosakesi kasutaval lähenemisviisil paljutõotavad rakendused nii pildistamiseks kui ka raviks samaaegselt ning seda võib kasutada ka rinnavähiga patsientide ravivastuste jälgimiseks. See lähenemisviis võib olla kasulik muude vähivormide, nagu käärsoole-, kopsu- ja munasarjavähi, aga ka melanoomi ja mitte-Hodgkini lümfoomi korral.
Järgmine samm on tõhusama kompleksi kavandamine. "Praegu me küllastasime nanoosakesi ja võib-olla pole vaja seda ravimit nii palju kasutada, " ütleb ta. "See võib aidata meil optimeerida doose kasvajarakkude hävitamiseks ja pildikvaliteediks ning vähendada ka kulusid."
Kasvajale suunatud nanosünnitussüsteemid: vähiravi ja -diagnostika potentsiaali laiendamine (Abstract 3891)
Arste ja teadlasi on pidev alt frustreerinud ravimite jõudmine vähirakkudeni, kui need on levinud kasvaja algsest asukohast organismis. Nüüd aga ühendavad teadlased uudset tüüpi "nanokompleksi", mis koosneb mikroskoopilisest lipiidipõhisest liposoomist ja antikehast ning geeniteraapiast, et nad loodavad metastaseerunud vähirakke tuvastada ja hävitada.
Esther H. Chang, Ph. D Georgetowni ülikooli meditsiinikeskuse Lombardi laiaulatuslikust vähikeskusest Washingtonis, ja tema kaastöötajad on loonud liposoomi nanoosakese, mille läbimõõt on ligikaudu miljondiktolline, mille läbimõõt on antikehad. pind, mis võib sattuda kasvajarakkudesse kõikjal, kus nad kehas levivad. Liposoom kapseldab p53 geeni, mis moodustab valgu, mis aitab algatada geneetilise kahjustusega rakkudes enesehävitusprotsessi, mida nimetatakse apoptoosiks. Liposoomi-antikeha kompleks leiab vähiraku, seondudes transferriini retseptoriga, mida leidub vähiraku pinnal suurel hulgal. Kui see juhtub, liigub p53 "kasulik koormus" kasvajarakku.
"Kui me kavatseme saada tõhusat vähiravi, peame suutma ravida metastaatilisi kahjustusi," ütleb Chang. "Probleem on kasvajaspetsiifiline kohaletoimetamine ja võti on selle nanokompleksi süsteemne kohaletoimetamine. Oleme geenide kohaletoimetamiseks kasutanud sünteetilist süsteemi, kuna viirusvektorid ei ole usaldusväärsed."
Enam kui pooltel vähkkasvajatest esineb mutatsioone p53 geenis, mida on nimetatud "genoomi valvuriks", kuna see suudab vabaneda geneetiliselt kahjustatud rakkudest. Teadlased arvasid, et töötava versiooni saamine vähirakkudesse suurendab keemiaravi ja kiirituse efektiivsust, mis põhjustavad selliseid kahjustusi ravi käigus.
Prekliinilises töös leidsid Chang ja tema rühm, et nanoosakeste p53 teraapia tõhustas vähi keemia- ja kiiritusravi, surudes kahjustatud vähirakud surema. Nad on ka näidanud, et nanokompleks läheb ainult vähirakkudesse, jättes normaalse koe üksi, ja on kasutanud seda lähenemisviisi ka mitmete teiste terapeutiliste geenide testimisel loomadel.
"Geeniteraapia, mis kasutab p53, on suunatud kasvajatele ja metastaasidele, läheb kliinikusse selle tehnoloogia geenide kohaletoimetamise strateegia prototüübina," märgib ta. "See on platvormtehnoloogia." Selle strateegia I faasi uuring on Georgetowni ülikooli meditsiinikeskuses juba alanud ja selles osaleb 20 kaugelearenenud tahke kasvajaga patsienti, sealhulgas pea- ja kaela-, eesnäärme-, kõhunäärme-, rinna-, põie-, käärsoole-, emakakaela-, aju-, melanoomi- ja kopsuvähk.
Kuna nanokompleks on süsteemselt sihiks nii primaarsete kasvajate kui ka metastaaside vastu, saab selle tehnoloogia abil toimetada kontrastaineid otse kasvajasse, et parandada tuvastamist, samuti kasvaja eraldusvõimet ja määratlust.
American Association for Cancer Research on 1907. aastal asutatud kutseühing, kuhu kuulub enam kui 24 000 laboratoorset, translatsiooni- ja kliinilist teadlast, kes tegelevad vähiuuringutega Ameerika Ühendriikides ja rohkem kui 60 muus riigis. AACRi missioon on kiirendada vähi ennetamist ja ravi teadusuuringute, hariduse, teabevahetuse ja propageerimise kaudu. Seda tööd tehakse viie suure eelretsenseeritud teadusajakirja ja kvaliteetsete teadusprogrammide kaudu, mis keskenduvad vähiuuringute kõigi valdkondade viimastele arengutele.
1971. aastal asutatud riiklik vähiinstituut on Ameerika Ühendriikide peamine valitsusasutus, mille ülesandeks on riikliku vähiprogrammi koordineerimine. See hõlbustab rahvusvahelist koostööd kliinilistes uuringutes, milles osalevad USA ja välismaised koostööasutused.
Euroopa Vähiuuringute ja Vähiravi Organisatsioon loodi 1962. aastal, et viia läbi, arendada, koordineerida ja stimuleerida laboratoorseid ja kliinilisi uuringuid Euroopas ning parandada vähi ja sellega seotud probleemide juhtimist, suurendades vähi ellujäämist ja kvaliteeti. elu patsientidele.
