Καρκίνος: νανοσωλήνες που έχουν προγραμματιστεί να καταστρέψουν καρκινικούς όγκους

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, σε συνεργασία με το Εθνικό Κέντρο Νανοεπιστήμης και Τεχνολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, αναπτύσσουν nanobots προγραμματισμένα να καταστρέφουν καρκινικούς όγκους.

Οι επιστήμονες έχουν προγραμματίσει επιτυχώς τα nanobots για τη συρρίκνωση των όγκων διακόπτοντας την παροχή αίματός τους. Η θρομβίνη (πρωτεΐνη πήξης του αίματος) μπορεί να εμποδίσει τη ροή του αίματος από τον όγκο με την πήξη του αίματος στα αγγεία που τροφοδοτούν την ανάπτυξη του όγκου. Έτσι, δημιουργείται ένα είδος μίνι-καρδιακής κρίσης, με αποτέλεσμα τον θάνατο του ιστού του όγκου.

Το πρώτο αυτόνομο σύστημα ρομπότ DNA

Οι ερευνητές σχεδίασαν το πρώτο πλήρως αυτόνομο φορέα ρομποτικού DNA συστήματος ενός πολύ ακριβούς σχεδιασμού στοχευμένης αντικαρκινικής θεραπείας. Τα αποτελέσματα της μελέτης τους, σχετικά με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας σε θηλαστικά ποντικού (ένα είδος νυχτερίδων) με καρκίνο του μαστού, καρκίνο των ωοθηκών, καρκίνο του πνεύμονα ή μελάνωμα, δημοσιεύθηκαν στις 12 Φεβρουαρίου 2018. Nature Biotechnology. Η νέα τεχνολογία που αναπτύχθηκε θα μπορούσε στο μέλλον να μειωθεί σε διάφορες μορφές καρκίνου, αφού όλοι οι συμπαγείς όγκοι που τροφοδοτούνται από αιμοφόρα αγγεία είναι ουσιαστικά παρόμοιοι.

Μια θεραπεία "nanociblée"

Μέχρι τότε, η πρόκληση ήταν να σχεδιάσουμε και να ελέγξουμε τα nanobots που στοχεύουν καρκινικούς όγκους για να τα καταστρέψουμε χωρίς να αλλάξουμε υγιή κύτταρα. Η διεθνής ομάδα ερευνητών ξεπέρασε αυτό το εμπόδιο χρησιμοποιώντας μια φαινομενικά απλή στρατηγική: πολύ επιλεκτική στόχευση όγκων και πείνα τους. Αρχικά, οι επιστήμονες ήθελαν να διακόψουν την παροχή αίματος από τον όγκο με την αποτελεσματική πήξη του αίματος, με ασφάλεια σε διάφορους τύπους συμπαγών όγκων, χρησιμοποιώντας νανο-μεταφορείς με βάση το DNA.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα nanobots μπορούν να προγραμματιστούν για να φέρουν μοριακά φορτία και να προκαλέσουν μπλοκαρίσματα αίματος στα αγγεία που παρέχουν όγκο, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο ιστού και μείωση του μεγέθους του όγκου. Κάθε nanorobot μετρά 90 από τα 60 nanometers. Ένα από τα βασικά ένζυμα της πήξης, η τρομβίνη είναι εμβολιασμένο. Το τελευταίο μπορεί να εμποδίσει την παροχή αίματος στον όγκο με την πήξη του αίματος που το τροφοδοτεί. Αυτό προκαλεί ένα είδος μίνι καρδιακής προσβολής που προκαλεί θάνατο του ιστού του όγκου.
Στην πράξη, το nanorobot εγχέεται ενδοφλεβίως και μεταναστεύει στον όγκο. Η πρόκληση είναι να προγραμματιστεί για να επιτεθεί μόνο τα καρκινικά κύτταρα. Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές έχουν ενσωματώσει στο απταμερές DNA nanorobot, ένα συνθετικό ολιγονουκλεοτίδιο ικανό να δεσμεύει ένα ειδικό πρόσδεμα ή να καταλύει μια χημική αντίδραση σε αυτό το πρόσδεμα. Αυτό το σύστημα θα μπορούσε να στοχεύσει ειδικά μια πρωτεΐνη που ονομάζεται "νουκλεολίνη" που παράγεται σε μεγάλες ποσότητες μόνο στην επιφάνεια των ενδοθηλιακών κυττάρων του όγκου. Αφού συνδεθεί στην επιφάνεια του αιμοφόρου αγγείου του όγκου, ο νανοβρόχων, με τον προγραμματισμό του, απελευθερώνει θρομβίνη στην καρδιά του όγκου.

Υποσχόμενα αποτελέσματα

Από την άποψη των αποτελεσμάτων, οι επιστήμονες έλαβαν μια ανοσολογικώς αδρανή μείωση όγκου, ειδικά σε ποντίκια, χωρίς να αλλοιώνουν οποιαδήποτε φυσιολογική πήξη αίματος ή μορφολογία κυττάρων. Επιπλέον, δεν βρέθηκαν ανεπιθύμητες ενέργειες όπως η εγκεφαλική εξάπλωση που θα μπορούσε να προκάλεσε εγκεφαλικό επεισόδιο. Οι nanobots παρεμπόδισαν την παροχή αίματος στον όγκο, προκαλώντας βλάβη στον ιστό του όγκου μέσα σε 24 ώρες μετά την ένεση, χωρίς να αλλοιώνουν υγιή ιστό. Το σώμα στη συνέχεια τους εξάλειψε "φυσικά".

48 ώρες αργότερα, θα μπορούσαν να ανιχνευθούν σημάδια προχωρημένης θρόμβωσης και μετά από 3 ημέρες θα μπορούσαν να ανιχνευθούν θρόμβοι σε όλα τα αγγεία όγκου. Το βασικό βήμα είναι η απελευθέρωση της θρομβίνης μόνο όταν βρίσκεται μέσα στα αιμοφόρα αγγεία του όγκου. Στην πράξη, στο μυϊκό μοντέλο μελανώματος, 3 από 8 ποντίκια έδειξαν πλήρη υποχώρηση του όγκου, ο χρόνος επιβίωσης υπερδιπλασιάστηκε από 20,5 ημέρες σε 45 ημέρες. Η δοκιμή συστήματος σε μοντέλο ποντικού καρκίνου του πνεύμονα έδειξε στένωση ιστού όγκου μετά από δύο εβδομάδες θεραπείας.
Αυτή η νέα τεχνολογία είναι μια πηγή ελπίδας, διότι το nanorobot, πέραν του επηρεασμού του πρωτεύοντος όγκου, έχει αποτρέψει το σχηματισμό της μετάστασης. Επιπλέον, με την τροποποίηση της γεωμετρίας των νανοδομών και των φορτίων τους, μπορεί κανείς να φανταστεί ότι θα απορρίψει αυτή την έννοια σε άλλες παθολογίες.

Βίντεο: Καρκίνος. Προβλέψεις για το 2019 από την Άση Μπήλιου! (Μαρτιου 2020).