Yn in resinte stúdzje hawwe ûndersikers foar it earst in folslein autonoom nanorobotysk systeem ûntwikkele foar spesifyk rjochte op kanker
Yn in grutte foarútgong yn nanomedisyn, it fjild dat nanotechnology kombineart mei medisinen, hawwe ûndersikers nije wegen ûntwikkele foar therapeutyske behanneling mei heul lytse, molekulegrutte nanopartikels (masine as robots dy't tichtby de mikroskopyske skaal fan in nanometer 10-9m lizze) doel kanker, yn dizze opmerklike stúdzje publisearre yn Natuer Biotechnology.
DNA origami nanobot: de magyske transporter
DNA origami is in proses wêrby't in DNA op in nanoskaal nivo fold wurdt en brûkt wurdt om aktive struktueren op 'e lytste skalen te bouwen (origami lykas yn 'e keunst fan papierfolding). DNA is in geweldige opslach fan ynformaasje en dus kinne struktueren dy't derút boud wurde brûkt wurde as ynformaasjedragers. Yn oerienstimming mei dizze mooglikheid kinne dizze DNA-nanopartikels (of 'DNA-nanorobots' of 'nanorobots' of gewoan 'nanobots') fracht op 'e lytste skalen ferpleatse en opheffe foar spesifike taken yn it minsklik lichem en binne dus geskikt foar in protte nanorobotic applikaasjes. De grutte fan sa'n nanobot is 1000 kear lytser as in inkele strân minsklik hier. Dit fjild fan nanorobotika hat de ôfrûne twa desennia fol opwining west en in protte saakkundigen hawwe har rjochte op it ûntwikkeljen fan sokke nanoskaalstruktueren basearre op DNA dy't harsels kinne foldje yn alle soarten foarmen en maten om medisinen te revolúsjonearjen, benammen terapy en medisynlevering.
Nanorobottechnology wurdt no in soad brûkt en hat al revolúsjonearre fjilden lykas medyske ôfbylding, apparaten, sensoren, enerzjysystemen en ek medisinen. Yn medisinen hawwe nanobot wichtige foardielen foaral om't se gjin skealike aktiviteiten generearje, gjin mooglike side-effekt hawwe en heul spesifyk binne op hokker side yn it lichem se sille rjochtsje en operearje. De earste kosten fan ûntwikkeling fan nanorobots miskien heech, mar de fabrikaazje doe't dien troch de konvinsjonele metoade fan batch ferwurking ferleget de kosten foar in grut part. Fierder, de minuscule grutte fan de nanorobots meitsje se ideaal foar targeting baktearjes en firussen. Ek kin in lytse nanorobot heul maklik yn it lichem ynjeksje wurde en it driuwt maklik troch it bloed (it sirkulaasjesysteem) en helpt by it opspoaren fan problemen en te behanneljen. Nanobots hawwe in protte betsjutting krigen yn kankerûndersyk, om't se in pynlik alternatyf kinne wêze foar gemoterapy dy't oars heul stressfol is en in enoarme persoanlike en finansjele lêst op 'e pasjint set. Chemotherapy is net allinich in hurde manier om kanker te behanneljen, mar ôfsjoen fan it oanfallen fan 'e kankersellen, lit de proseduere ferskate side-effekten oer it lichem. Dochs hat de wittenskip gjin nij alternatyf foar gemoterapy fûn foar it behanneljen fan dizze libbensbedrige sykte neamd kanker. Nanobots hawwe it potensjeel om dit senario yn 'e kommende jierren te feroarjen troch in effisjinter, tûker en rjochte alternatyf te wêzen dat kanker oanfallen.
Targeting kanker
Yn dizze resinte stúdzje, in gearwurking tusken Arizona State University, USA, en Nasjonaal Sintrum foar nano wittenskip en technology fan 'e Sineeske Akademy fan Wittenskippen, Peking, hawwe ûndersikers mei súkses ûntworpen, boud en soarchfâldich kontroleare automatisearre nanobots om aktyf te sykjen en krekt te ferneatigjen kankerige tumors yn it lichem - wylst se gjin ien fan 'e sûne sellen skealje. Se oerwûnen ferskate útdagings dy't nano-wittenskippers al mear as twa desennia pleage, troch in heul ienfâldige en rjochtlinige strategy te ûntwerpen en te brûken om de tumor te sykjen en te ferneatigjen. De strategy wie om spesifyk de bloedoanfier yn in tumorsel te besunigjen troch bloedkoagulaasje yn 'e tumorsel te stimulearjen mei DNA-basearre nanobots. Sa, se tochten oan wat skynber ienfâldich - hechtsje in kaai bloed-clotting enzyme (neamd Thrombin) oan it oerflak fan de platte, nanoscaled DNA origami nanobot. In gemiddelde fjouwer molekulen fan Thrombin waarden hechte oan it platte oerflak fan 'e DNA origami-blêd fan grutte 90nm by 60nm. Dit platte blêd waard fold as in blêd papier wêrtroch't de nanobots foarmje yn 'e foarm fan in holle buis. Dizze nanobots waarden ynspuite yn in mûs (dy't opwekke wie mei agressive tumorgroei), se reizgen troch de bloedstream om har doel te berikken en te binen oan har doel - de tumors. Ferfolgens wurdt de lading fan nanobot - enzyme Thrombin - levere, wêrtroch't de bloedstream fan 'e tumor blokkeart. ta klotting fan bloed yn 'e skippen dy't tumorgroei fiede, it generearjen fan' e ferneatiging fan it tumorweefsel of selsdea. Dit heule proses bart ynteressant heul fluch en de nanobots omlizze de tumor binnen oeren nei de ynjeksje. Bewiis fan avansearre trombose, yn alle tumorsellen waard waarnommen nei 36 oeren fan ynjeksje.
Fierder soargen de auteurs ek foar it opnimmen fan in spesjale lading op it oerflak fan 'e nanobot (neamd in DNA-aptamer) dy't spesifyk rjochtsje soe op in proteïne, neamd nucleolin, dat wurdt makke yn grutte hoemannichten allinnich op it oerflak fan tumorsellen, dus it ferminderjen fan de kâns dat nanobots de sûne sellen oait oant nul oanfallen. fiere site.
Feiligens en effektiviteit
De auteurs beklamje dat nanobots feilich en immunologysk inert binne foar gebrûk yn mûzen en sels bargen en it gebrûk fan nanobots liet gjin feroaringen sjen yn normale bloedkoagulaasje earne oars as selstruktuer of in breechinto it harsens. Sa binne se oanwiisd as feilich en effektyf foar it doeljen en krimpjen fan tumors sûnder mooglike net winske side-effekten. De measte fan 'e nanobots waarden ek sjoen as degradearjend en nei 24 oeren út it lichem te heljen. Hoewol de nanobots koene wurde ûntwurpen yn in 'replisearjende nanobots'-model, wat begryplik is om de kosten omleech te hâlden, om't in pear kopyen makke wurde en oare nanobots sels generearre wurde, is it dúdlik dat sa'n oanpak allinich tapast wurde moat yn spesjale omstannichheden . Wat it mêd fan de genêskunde oangiet, moat der ek in foolproof kill-switch wêze om ekstreme omstannichheden op ôfstân te hâlden. Juridyske autoriteiten moatte regeljouwing betinke om elk misbrûk fan nanobots yn medisinen te foarkommen, bygelyks bewapene nanobots. Alle faktoaren as weage binne, bringt de effektiviteit fan nanobots ús op in punt dat se net kinne wurde oersjoen en it besjen fan har potensjele nanobots sil in essensjele komponint fan medisinen yn 'e takomst wêze.
In soartgelikense oanpak koe brûkt wurde op minsken, om't de auteurs hawwe oantoand dat dit systeem ek waard hifke op in primêr mûs longkankermodel - dat de minsklike klinyske kursus fan 'e long neimakket kanker pasjinten- en lieten regression fan tumor sjen nei in twa wiken behanneling. Ek waarden dizze ûndersiken útfierd op mûzen, en binnen twa wiken waard in ferlykber oannimlik effekt op boarstkanker, melanoom, eierstok- en longkanker te sjen by de bisten. De stúdzje moat lykwols dien wurde by minsken om de plausibiliteit fan ferlykbere resultaten te befestigjen en robúste klinyske proeven moatte wurde útfierd om itselde te berikken.
In heul tûke en rjochte manier om kanker oan te fallen
Ien fan 'e wichtichste útdagings fan kankerterapeutika is om soarchfâldich en korrekt te ûnderskieden tusken de kankertumorsellen en de normale, sûne lichemssellen. De konvinsjonele oanpak om tumorsellen te skodzjen en te deadzjen - gemoterapy en bestralingsterapy - slagget net om de tumorsellen selektyf te rjochtsjen sûnder ynteraksje mei de normale lichemsellen. Sa hawwe gemoterapy en ek bestralingsterapy de neiging om serieuze side-effekten te feroarsaakjen, sawol lytse as grutte, ynklusyf oargelskea dy't resulteart yn in heul beheinde behanneling fan kanker en dus lege oerlibjensraten ûnder pasjinten. Nanobots lykas de beskreaun yn dizze stúdzje binne earste fan har soarte yn sûchdieren dy't heul sterk en effektyf binne yn it identifisearjen fan tumorsellen en it ferminderjen fan har groei en proliferaasje. Dit DNA-robotsysteem kin brûkt wurde foar presys en doelgerichte kankerterapy foar in protte soarten kanker, om't alle bloedfetten dy't solide tumor fieden yn wêzen itselde binne.
Dit ûndersyk hat it paad pleatst foar takomst om praktyske medyske oplossingen te begjinnen te tinken en te plannen mei technologyske foarútgong. It ultime doel fan kankerûndersyk is de suksesfolle útroeiing fan fêste tumors, sûnder serieuze side-effekten en fermindere metastasis. As wy nei dizze stúdzje sjogge, sjogge wy enoarme hope foar de takomst wêr't dizze hjoeddeistige strategy ideaal kin wêze foar it realisearjen fan it ultime doel om kanker oan te pakken. En net allinich kanker, dizze strategy koe ek wurde ûntwikkele as in platfoarm foar medisynlevering foar behanneling fan in protte oare sykten, om't de oanpak gewoan de struktuer fan nanobots soe feroarje en laden ladingen feroarje. Ek kinne nanobots ús helpe om de kompleksiteit fan it minsklik lichem en harsens fierder te begripen. Dit sil ek helpe by it útfieren fan pynleaze en net-invasive sjirurgy, sels de meast komplisearre. Hypotetysk kinne op dit punt, troch har grutte, nanobots ek troch de harsensellen surfe en alle relatearre ynformaasje generearje dy't nedich is foar fierder ûndersyk. Yn 'e takomst, lit ús sizze oer twa desennia fan no, kin in inkele ynjeksje fan in nanobot sykten folslein genêze kinne.
***
Boarne (e)
Li S et al 2018. In DNA-nanorobot funksjonearret as kanker-therapeutyk yn antwurd op in molekulêre trigger yn vivo. Natuer Biotechnology. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
***
