Во една неодамнешна студија, истражувачите за прв пат развија целосно автономен нанороботски систем за специфично таргетирање на ракот
Во големиот напредок во наномедицината, полето кое ги комбинира нанотехнологијата со медицината, истражувачите развија нови начини на терапевтски третман користејќи многу мали наночестички со големина на молекула (машина или роботи кои се блиску до микроскопската скала од нанометар 10-9 m) за да цел рак, во оваа извонредна студија објавена во Природна биотехнологија.
ДНК оригами нанобот: магичниот транспортер
ДНК оригами е процес во кој ДНК се превиткува во нано ниво и се користи за изградба на активни структури во најситни размери (оригами како во уметноста на виткање хартија). ДНК е одлично складирање на информации и на тој начин структурите што се изградени од неа можат да се користат како носители на информации. Во согласност со оваа способност, овие ДНК наночестички (или „ДНК нанороботи“ или „нанороботи“ или едноставно „нанороботи“) можат да се движат и подигнуваат товар во најмали размери за специфични задачи во човечкото тело и затоа се погодни за многу нанороботик апликации. Големината на таков нанобот е 1000 пати помала од една прамен човечка коса. Ова поле на нанороботиката е полно со возбуда во последните две децении и многу експерти се фокусираат на развивање на такви структури засновани на ДНК кои можат да се преклопат во секакви облици и големини за да ја револуционизираат медицината, особено терапијата и испораката на лекови.
Технологијата на нанороботи сега широко се користи и веќе направи револуција во областите како што се медицинските слики, уредите, сензорите, енергетските системи и медицината. Во медицината, наноботовите имаат значителни предности главно затоа што не создаваат никакви штетни активности, немаат можни несакани ефекти и се многу специфични за тоа на кое место во телото ќе се насочат и оперираат. Почетните трошоци за развој на нанороботите можеби се високи, но производството кога се прави со конвенционален метод на сериска обработка ги намалува трошоците во голема мера. Понатаму, малата големина на нанороботите ги прави идеални за таргетирање на бактерии и вируси. Исто така, мал наноробот може многу лесно да се инјектира во телото и лесно да лебди низ крвта (циркулаторниот систем) и помага во откривање на проблемите и нивно лекување. Наноботите добија големо значење во истражувањето на ракот, бидејќи тие можат да бидат безболна алтернатива на хемотерапијата која инаку е многу стресна и става огромен личен и финансиски товар на пациентот. Хемотерапијата не е само суров начин за лекување на ракот, туку и покрај тоа што ги напаѓа клетките на ракот, процедурата остава неколку несакани ефекти низ телото. Сепак, науката не успеа да открие нова алтернатива на хемотерапијата за лекување на оваа опасна по живот болест наречена рак. Наноботите имаат потенцијал да го променат ова сценарио во наредните години со тоа што ќе бидат поефикасна, попаметна и насочена алтернатива што го напаѓа ракот.
Цел на ракот
Во оваа неодамнешна студија, соработката помеѓу Државниот универзитет во Аризона, САД и Националниот центар за Нано наука и технологија на Кинеската академија на науките, Пекинг, истражувачите успешно дизајнираа, изградија и внимателно контролираа автоматизирани наноботови за активно барање и прецизно уништување на канцерогените тумори во телото - а притоа да не им наштети на ниту една од здравите клетки. Тие надминаа неколку предизвици што ги мачат нано научниците повеќе од две децении, со дизајнирање и користење на многу едноставна и јасна стратегија за барање и уништување на туморот. Стратегијата беше специфично да се прекине снабдувањето со крв во туморската клетка со индуцирање на коагулација на крвта во туморската клетка користејќи наноботови базирани на ДНК. Така, тие смислија нешто навидум едноставно - прикачете клучен ензим за коагулација на крвта (наречен Тромбин) на површината на рамниот нанобот за оригами на ДНК со нано размери. Просечно четири молекули на тромбин биле прикачени на рамната површина на ДНК оригами лист со големина 90nm на 60nm. Овој рамен лист беше превиткан како лист хартија правејќи ги наноботите да обликуваат облик на шуплива цевка. Овие нано-ботови беа инјектирани во глушец (кој бил предизвикан со агресивен раст на туморот), тие патувале низ крвотокот достигнувајќи и врзувајќи се за неговата цел - туморите. до згрутчување на крвта во садовите кои го хранат растот на туморот, генерирајќи уништување на туморското ткиво или клеточна смрт. Целиот овој процес, интересно, се случува многу брзо и наноботите го опкружуваат туморот во рок од неколку часа по инјектирањето. Доказ за напредната тромбоза кај сите туморски клетки е забележан по 36 часа од инјектирањето.
Понатаму, авторите исто така се погрижија да вклучат специјален товар на површината на наноботот (наречен ДНК аптамер) кој конкретно ќе таргетира протеин, наречен нуклеолин, кој се создава во големи количини само на површината на клетките на туморот, со што се намалува шансите наноботови некогаш да ги нападнат здравите клетки на нула. Овие наноботови не само што ги намалуваат и ги убиваат клетките на туморот, туку и спречуваат метастази - секундарен канцероген раст на далечно место.
Безбедност и ефикасност
Авторите нагласуваат дека нано роботите се безбедни и имунолошки инертни за употреба кај глувци, па дури и кај свињи, а употребата на нано роботи не покажала промени во нормалната коагулација на крвта на друго место или во структурата на клетките или во мозокот. Така, тие се назначени како безбедни и ефективни за таргетирање и намалување на туморите без никакви можни несакани несакани ефекти. Повеќето од нано-ботови, исто така, беше забележано дека се деградираат и се чистат од телото по 24 часа. Иако нано-роботите би можеле да бидат дизајнирани во модел на „нано-роботи кои се повторуваат“, што е разбирливо за да се намалат трошоците бидејќи се прават неколку копии и другите нано-ботови се создаваат сами, јасно е дека таквиот пристап треба да се применува само во посебни околности. . Што се однесува до полето на медицината, исто така, треба да се воспостави непромислен прекинувач за убивање за да се држат подалеку од било какви екстремни околности. Кога ќе се пресметаат сите фактори, ефикасноста на нано роботите нè доведува до точка што тие не можат да се занемарат и гледањето на нивните потенцијални наноботови ќе биде суштинска компонента на медицината во иднина.
Сличен пристап може да се користи и кај луѓето бидејќи авторите покажале дека овој систем бил тестиран и на примарниот модел на рак на бели дробови од глувчето - кој го имитира човечкиот клинички тек на белите дробови рак пациенти- и покажа регресија на тумор по двонеделен третман. Исто така, овие студии беа спроведени на глувци, а во рок од две недели беше забележан сличен ефект врз ракот на дојката, меланомот, ракот на јајниците и белите дробови кај животните. Сепак, студијата треба да се направи кај луѓе за да се потврди веродостојноста на слични резултати и треба да се спроведат силни клинички испитувања за да се постигне истото.
Многу паметен и насочен начин за напад на рак
Еден од главните предизвици на терапиите за рак е внимателно и правилно да се разликува помеѓу клетките на туморот на ракот и нормалните, здрави телесни клетки. Конвенционалниот пристап за избегнување и убивање на клетките на туморот - хемотерапија и терапија со зрачење - не успева селективно да ги таргетира клетките на туморот без интеракција со нормалните телесни клетки. Така, хемотерапијата и терапијата со зрачење имаат тенденција да предизвикаат сериозни несакани ефекти, и мали и поголеми, вклучително и оштетување на органите што резултира со многу нарушен третман на ракот, а со тоа и ниски стапки на преживување кај пациентите. Наноботови како оние опишани во оваа студија се први од ваков вид кај цицачите кои се многу силни и ефикасни во идентификувањето на клетките на туморот и намалувањето на нивниот раст и пролиферација. Овој роботски систем на ДНК може да се користи за прецизна и насочена терапија на рак за многу видови на рак, бидејќи сите крвни садови кои ги хранат цврстите тумори се во суштина исти.
Ова истражување го отвори патот за иднината да почне да размислува и планира практични медицински решенија користејќи технолошки напредок. Крајната цел на истражувањето на ракот е успешно искоренување на цврсти тумори, без сериозни несакани ефекти и намалени метастази. Гледајќи ја оваа студија, гледаме огромна надеж за иднината каде што оваа сегашна стратегија би можела да биде идеална за постигнување на крајната цел за справување со ракот. И не само ракот, оваа стратегија може да се развие и како платформа за испорака на лекови за третман на многу други болести, бидејќи пристапот би бил едноставно менување на структурата на наноботови и менување на товарениот товар. Исто така, наноботите можат да ни помогнат дополнително да ја разбереме сложеноста на човечкото тело и мозок. Ова, исто така, ќе помогне во извршувањето на безболни и неинвазивни операции, дури и оние најкомплицираните. Хипотетички во овој момент, поради нивната големина, наноботите може да сурфаат низ мозочните клетки и да ги генерираат сите поврзани информации потребни за понатамошно истражување. Во иднина, да речеме за две децении од сега, една инјекција на нанобот може целосно да излечи болести.
***
{Можете да го прочитате оригиналниот истражувачки труд со кликнување на врската DOI дадена подолу во списокот со цитирани извори}
Извор (и)
Li S et al 2018. Нанороботот со ДНК функционира како терапевтски лек за рак како одговор на молекуларен активирач in vivo. Природна биотехнологија. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
