Люминесцентные наночастицы помогают в раннем выявлении рака

В проекте, финансируемом FWF, исследовательская группа из Инсбрука исследовала, как раковые клетки в толстой кишке могут быть сделаны, чтобы светиться, чтобы облегчить раннее обнаружение.

Прогулка по модели кишечника: международные исследовательские группы разработали флуоресцентные наночастицы для обнаружения раковых клеток на ранней стадии , Квелле: Фонд Феликса Бурды

Колоректальная карцинома (CRC) является одним из самых смертельных видов рака, и это второй по распространенности тип рака в Европе. CRC можно хорошо лечить на ранних стадиях, и развивающуюся опухоль можно легко удалить. Однако в большинстве случаев рак обнаруживается на очень поздней стадии, когда лечение уже очень сложно. Вот почему существуют международные рекомендации по режиму скрининга в возрасте от 50 лет с показами каждые пять лет. Во время колоноскопии каждый квадратный сантиметр толстой кишки исследуют на наличие опухолей, и опасную ткань немедленно удаляют. Тем не менее, некоторые из небольших опухолей не обнаружены, что часто имеет драматические последствия, особенно если этот осмотр не проводится регулярно.

В рамках проекта ЕС Nano EFE и при поддержке Австрийского научного фонда FWF исследовательская группа, возглавляемая биологом Полом Деббиджом из Медицинского университета в Инсбруке, в настоящее время изучила способы маркировки раковые клетки со светящимися веществами, чтобы сделать их более заметными во время скрининга.

Рак не обнаружен на ранней стадии

«Обследование колоректального рака на самом деле является очень хорошим профилактическим подходом», – говорит Деббидж, «но есть пробел, потому что небольшой процент карциномы не обнаружен». Под руководством главного исследователя Debbage исследовательские группы в Португалии, Норвегии и Инсбрук решил закрыть этот пробел, разработав флуоресцентные наночастицы, предназначенные для связывания с клеточными мембранами раковых клеток. Наночастицы намного больше, чем белковые молекулы клеток, но во много раз меньше самих клеток. «Наночастицы команды Инсбрука имели диаметр 30 нанометров». Это от пятисот пяти тысяч раз тоньше человеческого волоса. В этом масштабе эффекты квантовой физики уже происходят, отмечает исследователь: «Здесь есть много эффектов, которых мы не видим в нормальном мире». Из-за квантовых эффектов наночастицы очень яркие, что важно, поскольку Debbage подчеркивает: «Во время колоноскопии врач, который проводит обследование, видит розовый мир. В этом мире раковые клетки должны быть ярко освещены, чтобы сделать ранние стадии рака легко обнаружимыми ».

Наночастицы из строительных блоков человеческого тела

Гудрун Торнер, давний член группы Инсбрука, объясняет подход, выбранный в Инсбруке: «Наши наночастицы основаны на компоненте сыворотки крови. Они несут на одной стороне краситель, а с другой – антитело к иммунной системе ». Антитела могут распознавать определенные структуры белка, чтобы устранить возбудители в организме. Антитела, используемые в данном конкретном случае, предназначены для распознавания определенного белка в клеточной мембране раковых клеток и связывания с ним. «Это означает, что наши наночастицы состоят в основном из человеческих компонентов, и только крошечная часть – антитело – имеет животное происхождение. Это снижает риск того, что наночастица или ее компоненты могут оказывать токсическое воздействие на организм человека ».

В контексте наночастиц этот вопрос о токсичности не является тривиальным, потому что наночастицы, входящие в кровоток, могут нанести ущерб в ряде различных органов. Если они состоят в основном из человеческого материала, у них больше шансов удовлетворить требования к утверждению, которые являются очень сложными и трудоемкими. Thurner подчеркивает, что 30-дюймовые частицы Инсбрука – идеальный размер для включения в раковые клетки. «Мы также инвестировали немало ноу-хау, чтобы гарантировать, что антитело идеально согласовано с частицей, чтобы гарантировать, что оно выполняет свою функцию связывания. Кроме того, наночастица спроектирована таким образом, что она не может разлагаться в кишечнике ». Таким образом, Гудрун Торнер специализировался на« человеческом материале », а команда в Португалии работает с золотыми наночастицами и командой в Норвегии с пластиковыми наночастицами , Все три команды продемонстрировали на мышах, что их метод работает.

Сложная реализация

Дебаг удовлетворен результатами этого международного фундаментального исследовательского проекта, поскольку доказано, что эффективность метода была доведена до конца. Трудность сейчас заключается в практической реализации. «Наночастицы столь же сложны, как и мелкие машины. Тестирование на токсичность является законным предварительным условием, и это справедливо ». Это очень дорогостоящее мероприятие – Debbage говорит о нескольких миллионах евро. «На данный момент мы совершенно не понимаем, как этот метод в конечном итоге будет реализован», – отмечает исследователь. Как государственное научно-исследовательское учреждение, обычно занимающееся исследованиями в нефтяной промышленности, норвежская группа имеет доступ к финансированию и будет развивать этот метод дальше. «Мы хотели бы развивать метод Иннсбрука дальше, но для этого требуется соответствующее (затратное) финансирование».

В дополнение к группам из Иннсбрука, Португалии и Норвегии в этом проекте было еще два партнера: клиника гастроэнтерологии Erlangen, которая имеет доступ к коллекции препаратов для рака и исследовала рак толстой кишки у мышей и в Вене исследовательская ассоциация CESAR, которая внесла свой вклад в клинические испытания рака

Общий доступ

Debbage подчеркивает, что этот метод, разработанный Nano EFE ct, может использоваться для широкого круга применений, связанных с раком: «Он также может быть использован для лечения рака кожи, носа, желудка или рака легких» – то есть в целом для типов рака, которые доступны снаружи. Наночастицы могут использоваться для их достижения без необходимости вводить их в кровоток. «Усиливается нежелание вводить вещества в кровоток», – говорит Деббидж.

Источник: https://scilog.fwf.ac.at/ru/

Source link