DNA Nanobots giết chết khối u trong nghiên cứu đột phá

$config[ads_kvadrat] not found

EQ - QU

EQ - QU
Anonim

Gần 1,7 triệu ca ung thư mới được phát hiện tại Hoa Kỳ mỗi năm và mỗi năm ung thư cướp đi gần 600.000 sinh mạng ở Hoa Kỳ, khiến nó trở thành nguyên nhân gây tử vong đứng hàng thứ hai trên toàn quốc. Điều trị đôi khi còn tồi tệ hơn bệnh tật, vì phẫu thuật xâm lấn có thể gây chấn thương, và hóa trị liệu có thể gây ra tác dụng ngoài mục tiêu tàn phá toàn bộ cơ thể. Nhưng một kỹ thuật mới được mô tả trong Công nghệ sinh học tự nhiên, sử dụng nanorobots - robot siêu nhỏ theo nghĩa đen - để nhắm mục tiêu cụ thể vào các khối u và cắt đứt nguồn cung cấp máu của chúng có khả năng thay đổi điều trị mãi mãi.

Trong bài báo, được công bố vào tháng 2, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã chứng minh tính hiệu quả của việc sử dụng các hạt nano DNA để tấn công các khối u ở chuột và lợn bị ung thư. Những robot có kích thước nanomet này được tạo ra từ DNA mở ra chính xác vào đúng thời điểm và địa điểm để đưa thuốc đến chỉ có mục tiêu chính xác trong cơ thể. DNA, được gấp lại như một gói origami, chứa các phân tử thrombin, một loại enzyme tạo ra cục máu đông.

Để kiểm tra xem hệ thống phân phối thuốc mới này có hoạt động hay không, nhóm các nhà khoa học từ Đại học bang Arizona và Trung tâm Khoa học và Công nghệ Khoa học Quốc gia thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tiêm các hạt nano vào máu của chuột với khối u. Họ phát hiện ra rằng phương pháp điều trị có hiệu quả nhắm vào các khối u, ngăn chặn sự phát triển của chúng và thậm chí bắt đầu tử vong khối u.

Tuy nhiên, việc ngăn chặn sự phát triển của khối u là đủ để chứng minh thuốc hoạt động, vì nó cũng phải chứng minh rằng nó an toàn. Vì vậy, các nhà nghiên cứu cũng đã tiêm các hạt nano vào máu của lợn thu nhỏ Bama, được chứng minh là mô hình tốt để thử nghiệm an toàn thuốc sơ bộ cho con người. Một mối quan tâm lớn với nanorobots là chúng có thể xâm nhập vào não và gây ra đột quỵ, nhưng điều này đã không xảy ra với động vật thử nghiệm.

Độ chính xác của nanorobots, điều làm cho tiềm năng điều trị ung thư an toàn của chúng trở nên tuyệt vời, là do cấu trúc được chế tạo tỉ mỉ của chúng. Các gói giữ ma túy trên mạng được tạo thành từ các tấm DNA, có kích thước 60 x 90 nanomet, bao quanh các phân tử thrombin. Ở bên ngoài các tấm gấp là các phân tử không có trong nucleolin, một loại protein có mặt trong các mạch máu liên quan đến các khối u đang phát triển.

Các phân tử này, được gọi là aptamers, cả hai đều nhắm đến vị trí thích hợp để phân phối thuốc và thực sự mở tờ DNA lên để lộ thrombin khi nanorobot tìm đúng vị trí. Về lý thuyết, khi thrombin được giải phóng, nó sẽ đóng cục máu vào khối u, do đó nó sẽ thiếu oxy cần thiết để phát triển. Phương pháp này, về cơ bản bóp nghẹt khối u, gợi nhớ đến nhóm thuốc trị ung thư được gọi là chất ức chế sự hình thành mạch, giúp ức chế sự phát triển của các mạch máu nuôi khối u.

Những nanorobot này cho thấy nhiều hứa hẹn, nhưng chúng chưa sẵn sàng cho con người. Để đạt được điều đó, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các đối tác lâm sàng để phát triển hơn nữa con đường điều trị này. Tuy nhiên, thực tế là nó dường như hoạt động ở chuột và lợn khiến cho nhiều khả năng các nanorobot như thế này sẽ có sẵn như là phương pháp điều trị ung thư trong cuộc sống của chúng ta.

Trừu tượng: Robot nano có tiềm năng là hệ thống phân phối thuốc thông minh đáp ứng với các yếu tố kích hoạt phân tử. Sử dụng DNA origami, chúng tôi đã chế tạo một robot DNA tự trị được lập trình để vận chuyển tải trọng và trình bày chúng cụ thể trong các khối u. Nanorobot của chúng tôi được chức năng hóa ở bên ngoài với một aptamer DNA liên kết với nucleolin, một loại protein được biểu hiện đặc biệt trên các tế bào nội mô liên quan đến khối u và protease đông máu trong khoang bên trong của nó. Aptamer nhắm mục tiêu nucleolin phục vụ cả như là một miền nhắm mục tiêu và như một kích hoạt phân tử cho việc mở cơ học của nanorobot DNA. Do đó, thrombin bên trong được tiếp xúc và kích hoạt đông máu tại vị trí khối u. Sử dụng mô hình chuột mang khối u, chúng tôi chứng minh rằng các nanorobot DNA được tiêm tĩnh mạch cung cấp thrombin đặc biệt cho các mạch máu liên quan đến khối u và gây ra huyết khối trong mạch máu, dẫn đến hoại tử khối u và ức chế sự phát triển của khối u. Các nanorobot tỏ ra an toàn và trơ miễn dịch ở chuột và lợn Bama thu nhỏ. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy các nanorobot DNA đại diện cho một chiến lược đầy hứa hẹn để cung cấp thuốc chính xác trong điều trị ung thư.

$config[ads_kvadrat] not found