Nanofiber "monorails" färja hjärntumörer till deras död


Nanofiber

Glioblastom är den dödligaste formen av hjärncancer, och en orsak till att det är svårt att behandla är att tumörceller sprider sig till andra delar av hjärnan genom att följa nervfibrer och blodkärl. Nu, med hjälp av nanofiber "monorails" har biomedicinska ingenjörer hittat ett sätt att kapa denna migrerande funktion och locka de maligna cellerna någon annanstans.

Tanken är att locka migrerande cancerceller mot en mer tillgänglig plats där de kan dödas. Detta kan vara utanför hjärnan, till exempel.

Ett annat alternativ, till exempel, kan vara att flytta tumörer från ooperativa platser till någonstans kirurger kan ta bort dem lättare.

Det är osannolikt att en sådan metod kommer att ta bort cancer helt, hoppet är en dag en dödlig sjukdom kan omvandlas till en som behandlas mer som en kronisk.

När de testade metoden hos djur fann forskarna att det minskade storleken på hjärntumörer.

De rapporterar sitt arbete i tidningen Naturmaterial .

Varje år i USA diagnostiseras cirka 10 000 personer med glioblastom. De behandlas för närvarande med kemoterapi, strålning och operation, men även när de får alla tre lever patienterna sällan mer än 18 månader efter diagnos.

Cancerceller låses på konstgjorda nanofibrer och "rida dem som en monorail"

Nanofibrer är så kallade eftersom de är extremt tunna, i det här fallet ungefär hälften av människohårets tjocklek och i en skala som är kompatibel med nervfibrer och blodkärl. Lederforskare Ravi Bellamkonda, professor och ordförande i Wallace H. Coulter Institutionen för biomedicinsk teknik vid Georgia Tech och Emory University i Atlanta, förklarar:

"Vi har utformat en nanofiber av tunnfilm av polymer som efterliknar strukturen i nerver och blodkärl som hjärntumörceller normalt använder för att invadera andra delar av hjärnan."

"Cancercellerna låses normalt på dessa naturliga strukturer och rider dem som en monorail till andra delar av hjärnan," fortsätter han. "Genom att tillhandahålla en attraktiv alternativ fiber kan vi effektivt flytta tumörerna längs en annan väg till en destination som vi välja."

Han tillägger att en attraktiv egenskap hos en sådan metod kan vara att den erbjuder ett alternativ till läkemedels- och strålbehandlingar:

Det finns inga droger som går in i blodflödet och cirkulerar i hjärnan för att skada friska celler. Behandling av dessa cancerformer med minimalt invasiva filmer kan vara mycket mindre farligt än att använda läkemedelskemikalier."

Tvinga tumörceller ned en väg med minst motstånd

Teamet hade idén att använda nanofibrer för att behandla glioblastom på grund av arbete som redan gjordes för att göra biomaterial för att reparera ryggmärgsskador. Det finns likheter i arbetet, till exempel är de inblandade signalvägarna desamma.

Tumörceller invaderar vanligen hälsosam vävnad genom att utsöndra enzymer för att förbereda vägen. Cellerna måste spendera mycket energi för att detta ska ske. Forskarna trodde att om de kunde erbjuda cellerna en migrationsväg där de inte behövde spendera mycket energi skulle de ta det.

Första författaren Anjana Jain, biträdande professor vid Institutionen för biomedicinsk teknik vid Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts, som arbetade på studien när hon var postdoktor i Bellamkonda-lab, säger:

"Vår idé var att ge tumörcellerna en väg med minst motstånd, en som liknar de naturliga strukturerna i hjärnan, men är attraktiv eftersom det inte kräver att cancercellerna spenderar mer energi."

För studien gjorde teamet nanofibrer från polykaprolakton (PCL) polymer omgiven av en polyuretanbärare. Materialets yta är mycket lik konturerna av blodkärl och nervfibrer som tumörcellerna färdas längs.

Forskarna implanterade nanofibrerna i hjärnorna hos råttor som hade humant glioblastom.

Teamet behandlade också andra grupper av råttor för jämförelse. Dessa implanterades med nanofibrer som inte hade PCL, eller var gjorda av otexturerad PCL-film eller obehandlad.

Behandlade råttor visade signifikant glioblastom-tumörkrympning

Tumörcellerna migrerade längs nanofibrerna till en tumörsamlare utanför hjärnan. Tumörsamlaren innehöll en gel med läkemedelscyklopamin, vilket är giftigt för cancerceller.

Efter 18 dagar visade resultaten att råttorna behandlade med PCL nanofiberimplantat nära tumörerna visade signifikanta minskningar av tumörstorlekar. Dessutom hade deras tumörceller migrerat längs hela längden av alla nanofibrer i kollektorgelén.

Prof. Bellamkonda säger att medan utrotning av cancer skulle vara idealiskt, kunde ett tillvägagångssätt baserat på den metod som de visade, åtminstone erbjuda ett sätt att kontrollera tillväxten av ooperativa cancerformer och ge patienterna chans att leva i normala liv.

"Kanske med idéer som detta kan vi kanske leva med cancer precis som vi lever med diabetes eller högt blodtryck", tillägger han.

Det kommer att vara dags innan tekniken flyttar från laboratoriet till kliniken, kanske 10 år eller mer, säger laget.

Nästa steg är att se hur metoden kan fungera med andra typer av hjärncancer och cancer som är svåra att ta bort.

Fonder från National Cancer Institute of National Institute of Health (NIH) bidrog till att finansiera studien.

Under tiden, Medical-Diag.com Nyligen rapporterat hur forskare i Kanada reaktiverade immunceller för att behandla hjärncancer. Efter att ha behandlat sjuka möss med ett läkemedel som reaktiverade immunceller som deaktiveras i glioblastom, levde djuren två till tre gånger längre.

Nanofibers (Video Medicinsk Och Professionell 2021).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik