Các nhóm nghiên cứu với MD Anderson, Baylor College of Medicine để khám phá việc cung cấp thuốc và gen.
HOUSTON - (ngày 9 tháng 4 năm 2012) - Sử dụng các hạt nano thu hoạch ánh sáng để chuyển đổi năng lượng laser thành các hạt nano plasmonic, các nhà nghiên cứu của Đại học Rice, Trung tâm Ung thư MD Anderson của Đại học Texas và Đại học Y Baylor (BCM) đang phát triển các phương pháp mới để tiêm thuốc và tải trọng di truyền trực tiếp vào các tế bào ung thư. Trong các thử nghiệm trên các tế bào ung thư kháng thuốc, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc cung cấp các loại thuốc hóa trị liệu với nanobubble gây tử vong gấp 30 lần cho các tế bào ung thư so với điều trị bằng thuốc truyền thống và cần ít hơn một phần mười liều lâm sàng.
https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=5ImLfi1Wi5s
Chúng tôi đang cung cấp các loại thuốc trị ung thư hoặc các loại hàng hóa di truyền khác ở cấp độ đơn bào, ông Dmitri Lapotko, nhà sinh vật học và vật lý học có kỹ thuật nano plasmonic là chủ đề của bốn nghiên cứu được đánh giá ngang hàng, bao gồm một nghiên cứu vào cuối tháng này. tạp chí Biom vật liệu và một tạp chí khác xuất bản ngày 3 tháng 4 trên tạp chí PLoS ONE. Bằng cách tránh các tế bào khỏe mạnh và cung cấp thuốc trực tiếp bên trong tế bào ung thư, chúng ta có thể đồng thời tăng hiệu quả của thuốc trong khi giảm liều lượng, ông nói.
Cung cấp thuốc và phương pháp điều trị có chọn lọc để chúng ảnh hưởng đến các tế bào ung thư nhưng không phải là các tế bào khỏe mạnh gần đó là một trở ngại lớn trong việc cung cấp thuốc. Sắp xếp các tế bào ung thư từ các tế bào khỏe mạnh đã thành công, nhưng nó vừa tốn thời gian vừa tốn kém. Các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng các hạt nano để nhắm mục tiêu các tế bào ung thư, nhưng các hạt nano có thể được đưa lên bởi các tế bào khỏe mạnh, vì vậy việc gắn thuốc vào các hạt nano cũng có thể giết chết các tế bào khỏe mạnh.
Các hạt nano gạo Rice không phải là hạt nano; đúng hơn, chúng là những sự kiện ngắn ngủi. Các hạt nano là những túi nhỏ của không khí và hơi nước được tạo ra khi ánh sáng laser chiếu vào một cụm hạt nano và được chuyển hóa ngay lập tức thành nhiệt. Các bong bóng hình thành ngay dưới bề mặt của các tế bào ung thư. Khi các bong bóng mở rộng và vỡ ra, chúng nhanh chóng mở các lỗ nhỏ trên bề mặt tế bào và cho phép các loại thuốc ung thư xông vào bên trong. Kỹ thuật tương tự có thể được sử dụng để đưa các liệu pháp gen và các trọng tải trị liệu khác trực tiếp vào các tế bào.
Phương pháp này, chưa được thử nghiệm trên động vật, sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn trước khi nó có thể sẵn sàng để thử nghiệm trên người, Lapotko, giảng viên khoa hóa sinh và sinh học tế bào và trong vật lý và thiên văn học tại Rice cho biết.
Nghiên cứu Vật liệu sinh học vào cuối tháng này báo cáo biến đổi gen chọn lọc của các tế bào T của con người cho mục đích trị liệu tế bào chống ung thư. Bài báo, được đồng tác giả bởi Tiến sĩ Malcolm Brenner, giáo sư y khoa và khoa nhi tại BCM và giám đốc Trung tâm trị liệu tế bào và gen của BCM, cho thấy phương pháp này có khả năng cách mạng hóa việc cung cấp thuốc và liệu pháp gen một cách đa dạng các ứng dụng."
Cơ chế tiêm nanobubble là một cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với việc cung cấp thuốc và gen. Đây là một lời hứa tuyệt vời để nhắm mục tiêu có chọn lọc các tế bào ung thư được trộn lẫn với các tế bào khỏe mạnh trong cùng một nền văn hóa.
Các hạt nano plasmon Lapotko sườn được tạo ra khi một xung ánh sáng laser chiếu vào một plasmon, một làn sóng điện tử trượt qua lại trên bề mặt của hạt nano kim loại. Bằng cách kết hợp bước sóng của laser với plasmon và quay số lượng năng lượng laser vừa phải, nhóm Lapotko nhiệt có thể đảm bảo rằng các hạt nano chỉ hình thành xung quanh các cụm hạt nano trong tế bào ung thư.
Dmitri Lapotko, Tín dụng hình ảnh: Jeff Fitlow
Sử dụng kỹ thuật này để đưa thuốc qua thành ngoài bảo vệ của tế bào ung thư hoặc màng tế bào, có thể cải thiện đáng kể khả năng tiêu diệt tế bào ung thư của thuốc, như thể hiện của Lapotko và MD Anderson's Xiangwei Wu trong hai nghiên cứu gần đây, một trong Vật liệu sinh học vào tháng 2 và khác trong Tài liệu nâng cao vào tháng ba.
Wu vượt qua kháng thuốc là một trong những thách thức lớn trong điều trị ung thư, Wu nói. Mục tiêu nanobubble plasmonic đến các tế bào ung thư có khả năng tăng cường vận chuyển thuốc và tiêu diệt tế bào ung thư.
Để hình thành các nanobubble, trước tiên các nhà nghiên cứu phải lấy các hạt nano vàng bên trong các tế bào ung thư. Các nhà khoa học làm điều này bằng cách gắn thẻ các hạt nano vàng riêng lẻ với một kháng thể liên kết với bề mặt của tế bào ung thư. Các tế bào ăn các hạt nano vàng và cô lập chúng lại với nhau trong các túi nhỏ ngay bên dưới bề mặt của chúng.
Trong khi một vài hạt nano vàng được hấp thụ bởi các tế bào khỏe mạnh, thì các tế bào ung thư chiếm nhiều hơn và tính chọn lọc của quy trình này cho thấy rằng ngưỡng năng lượng laser tối thiểu cần thiết để hình thành một nanobubble trong tế bào ung thư là quá thấp tạo thành một nanobubble trong một tế bào khỏe mạnh
Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện sức khỏe quốc gia và được mô tả trong các bài báo gần đây:
Bơm màng tế bào đặc hiệu cho tế bào phân tử tế bào bằng vật liệu nano plasmon được tạo ra bằng hạt nano vàng, được dự kiến công bố vào cuối tháng này trong Vật liệu sinh học. Các đồng tác giả bao gồm Lapotko, Ekaterina Lukianova-Hleb và Daniel Wagner, tất cả của Rice và BCM dốc Brenner.
Các quá trình thoát nội nhũ được tăng cường nanobubble nanobubble để cung cấp hóa chất nội bào chọn lọc và có hướng dẫn cho các tế bào ung thư kháng thuốc, đã xuất hiện trong số tháng hai của Vật liệu sinh học. Các đồng tác giả bao gồm Lapotko, Lukianova-Hleb, Andrey Belyanin và Shruti Kashinath, tất cả của Rice, và MD Anderson điều Wu.
Các nano nano Plasmonic tăng cường hiệu quả và tính chọn lọc của hóa trị liệu chống lại các tế bào ung thư kháng thuốc, đã được công bố trực tuyến vào ngày 7 tháng 3 trên tạp chí Advanced Vật liệu. Đồng tác giả bao gồm Lapotko và Lukianova-Hleb, cả hai của Rice; Wu và Ren, cả MD Anderson; và Joseph Zasadzinski của Đại học Minnesota.
Nâng cao tính đặc hiệu tế bào của các hạt nano plasmon so với các hạt nano trong các hệ thống tế bào không đồng nhất, đã được công bố trực tuyến vào ngày 3 tháng 4 trên PLoS ONE. Các đồng tác giả bao gồm Laptoko, Wagner, Lukianova-Hleb, Daniel Carson, Cindy Farach-Carson, Pamela Constantinou, Brian Danysh và Derek Shenefelt, tất cả của Rice; Wu và Xiaoyang Ren, cả MD Anderson; và Vladimir Kulchitsky thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Bêlarut.
Tái xuất bản với sự cho phép từ Jade Boyd, Đại học Rice