ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال

پلیمرهای در ابعاد نانو برای تشخیص و درمان همزمان سرطان سینه

یک مشکل عمده در درمان سرطان، شناسایی محل تومورهای کوچک و درمان آن ها قبل از متاستاز است. در یک تلاش برای غلبه بر این مشکل، محققان مرکز Wake Forest Baptist Medical Center نانوذرات فلورسنتی ساختند که قادر به یافتن تومورها است، بطوریکه بعد از ورود به تومور از خود نور تابش می کند و بوسیله نور، فعال می شود تا گرما تولید کند و سلول های سرطانی را از بین ببرد. مطالعه این نانوذرات – ذرات پلیمری هیبرید دهنده-گیرنده (H-DAPPs) – روی موش ها نشان داد که سرطان سینه در آن ها، بطور موفقیت آمیزی مکان یابی شده و از بین رفته است. این مطالعه در مجله ACS Applied Materials and Interfaces به چاپ رسیده است.

 

پلیمرهای در ابعاد نانو برای تشخیص و درمان همزمان سرطان سینه

نحوه ورود نانوذرات به درون تومور بدون نیاز به عامل هدف گیرنده

دکتر لوی-پلیاچنکو گفت: «نتیجه غیرمنتظره این بود که چگونه نانوذرات به طرز موثری، محل تومورها را مشخص کرده اند بدون اینکه هیچ عامل هدف گیرنده ای در این امر دخیل باشد. دستیابی به مقادیر بالا و کافی H-DAPPs درون تومور، اجازه می دهد که محل دقیق مکانی که قرار است نور به آنجا تابیده شود و گرما تولید کند مشخص شود و سلول های سرطانی به راحتی کشته شوند.» دیگر محققان، نانوذراتی را توسعه داده اند که تومور را شناسایی می کند یا داروها را حمل می کند، اما تیم تحقیقاتی دکتر لوی-پلیاچنکو پلیمرهایی ساخته است که بطور قوی، نور مادون قرمز را جذب و تولید گرما می کنند. با توجه به نانوذرات جدید، او گفت: «این اکتشاف هیجان آوری است که یک هیبرید، از پلیمر تولیدکننده گرما داریم که توسط پلیمر ساطع کننده نور عمل می کند، که اجازه می دهد که همزمان تشخیص و درمان گرمایی داشته باشیم.» H-DAPPs از پلیمرهای رسانای الکتریکی ساخته شده اند و قطرشان، کمتر از 100 نانومتر است. اندازه کوچک و ترکیب نرمشان باعث شده که آن ها بتوانند به آسانی در جریان خون حرکت کرده و به تومور برسند. دکتر لوی-پلیاچنکو افزود: «تحقیقات بیشتری نیاز است تا بتوان مطمئن شد که H-DAPPs برای استفاده در بدن انسان خطر ندارد. اما ما بسیار علاقه مندیم که در مورد استفاده H-DAPPs در دیگر انواع سرطان ها و درنهایت استفاده در بدن بیماران، تحقیق کنیم.»

 

پلیمرهای در ابعاد نانو برای تشخیص و درمان همزمان سرطان سینه

نحوه عملکرد گرمادرمانی

پلیمرهای در ابعاد نانو برای تشخیص و درمان همزمان سرطان سینه

نانوذرات پلیمری

کلیک ها: 70
ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال

روش جدید هدف قرار دادن تومورها با استفاده از نانوتکنولوژی

حتی اگر محققان درمان های موثرتر برای سرطان را طراحی کنند، همچنان با یک چالش عمده روبه رو هستند که داروها روی تومورها تاثیر بگذارند بدون اینکه به سلول های سالم آسیب زده شود. این مانع چندین درمان نویدبخش را بی اثر کرده است. حال، محققان مرکز Memorial Sloan Kettering Cancer Center و دانشگاه Weill Cornell Medicine یک استراتژی جدید را طراحی کرده اند تا این مشکل را رفع کنند. بجای هدف گیری مستقیم سلول های سرطانی، آن ها روی هدف گیری مولکولی در رگ های خونی تمرکز کرده اند که، به تومورها غذارسانی می کنند و با استفاده از نانوتکنولوژی، ذرات ریزی را خواهند رساند که به هدف خواهند چسبید و داروهای سرطانی که حمل کرده اند را آزاد می کنند. این متد در مجله Science Translational Medicine انتشار یافته است.

 

روش جدید هدف قرار دادن تومورها با استفاده از نانوتکنولوژی

تصویر رگ های خونی توموری در مقایسه با رگ های بافت سالم

دکتر هلر گفت: «ما می دانیم که سلول های سرطانی درون خون به مجاورت P-سلکتین روی دیواره رگ های خونی رفته تا مانع از گردش آن ها شده و تشکیل تومورهای متاستازیک آغاز شود. بنابراین، ما روند متاستازی شدن را هک کرده تا سلول ها را متوقف و سرطان را نابود کنیم.» هدف، که پروتئینی به نام P-سلکتین است، به عنوان نوعی چسب مولکولی برای درمان سرطان عمل می کند. این عامل مخصوصا در خود رگ های خونی تغذیه کننده سرطان، شایع است از جمله در تومورهای متاستازی، که تقریبا 90% از مرگ و میر بر اثر سرطان و مخصوصا درمان سخت را شامل می شود. دکتر یوسی شامی بیان کرد: «این توانایی که داروها، تومورهای متاستازی را هدف قرار دهند بسیار در تاثیرگذاری آن ها موثر است و یک پیشرفت عمده در درمان سرطان است.

 

روش جدید هدف قرار دادن تومورها با استفاده از نانوتکنولوژی

تصویر پروتئین p-سلکتین (قرمز) در رگ خونی (سبز) در تومور متاستازی ریه

محققان روی استفاده از نانوذراتی تحقیق کردند که داروها را به تومورها می برند. داروها درون نانوذرات بارگذاری شده اند، که باید به درون یا مجاور تومورها برسند تا درمان اثربخش باشد. p-سلکتین به عنوان یک هدف خوب برای نانوذرات متمرکز بر سرطان، عمل می کنند زیرا علاوه بر وجود آن ها در رگ های خونی توموری، این مولکول در کمک به متاستاز نقش دارد. وقتی که سلول های سرطانی تومور اولیه را ترک می کنند و در خون گردش می کنند، سلول ها می توانند به p-سلکتین بچسبند و از رگ خارج شده و یک تومور جدید راتشکیل دهند. محققان نانوذرات را از موادی به نام fucoidan که ارزان هستند و به وفور یافت می شوند ساخته اند، این ماده از جلبک قهوه ای دریایی استخراج می شود و تمایلی طبیعی برای اتصال به p-سلکتین دارد. حتی اگر رگ های تومور p-سلکتین را بیان نکنند، محققان می توانند با استفاده از تابش پرتو باعث بیان این پروتئین در محدوده تومور شوند قبل از اینکه نانوذرات وارد عمل شوند. دکتر هلر افزود: «ما نشان دادیم که داروها هنگامی که درون نانوذرات بارگذاری می شوند نسبت به هنگامی که تنها عمل می کنند، موثرتر هستند. درنتیجه ما قادر به استفاده از میزان دوز کمتر بوده که باعث کاهش اثرات جانبی می شود.»

روش جدید هدف قرار دادن تومورها با استفاده از نانوتکنولوژی

تصویر میکروسکوپ الکترونی از نانوذرات p-سلکتین

کلیک ها: 74
ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال

نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

سنسورهای در اندازه نانو توسط محققان دانشگاه Weill Cornell Medicine و مرکز Memorial Sloan Kettering Cancer Center توسعه یافت که می تواند لیپیدها، یا مولکول های چربی را در قسمت های ویژه ای درون سلول های زنده اندازه بگیرد. این سنسورها برای توسعه درمان های جدید و درمان تعدادی از بیماری ها، حائز اهمیت هستند. چربی ها از جمله کلسترول، وقتی به سلول ها وارد می شوند توسط ساختارهایی به نام لیزوزوم شکسته می شوند. وقتی که لیزوزوم ها نتوانند این چربی ها را از بین ببرند، آن ها تجمع یافته و باعث آسیب به بافت ها می شوند. این مسئله در بیماری هایی نظیر کبد چرب، تصلب شرایین، بیماری های زوال سیستم عصبی همچون آلزایمر، و حتی سرطان اتفاق می افتد. دکتر دنیل هلر گفت: «اندازه گیری مقدار لیپیدهای ذخیره شده درون لیزوزوم ها، مخصوصا در سلول های زنده مشکل است. ما فکر می کنیم که وسیله ای را توسعه داده ایم که می تواند به محققان، در مطالعه نحوه پردازش چربی در سلول کمک کند.»

 

نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

تصاویر مادون قرمز از نانوسنسورها و لیپید درون سلول های زنده

این مقاله در مجله ACS Nano به چاپ رسیده است که در آن دکتر هلر و همکارانش یک نانوسنسور طراحی کرده اند که می تواند به درستی، میزان چربی لیزوزومی در سلول های زنده را اندازه بگیرد. سنسور مورد بحث، از یک فیبر کربنی کوچک تشکیل شده است، که به آن نانولوله کربنی اطلاق می شود، که در حدود 1/100,000ام قطر موی انسان است. نانولوله درون توالی خاصی از DNA پیچیده شده است آن را به لیپیدها حساس می کند. نانولوله های کربنی،می توانند نور مادون قرمز نزدیک را در پاسخ به یک محرک ساطع کنند، که باعث مفید بودن آن ها به عنوان یک بیوسنسور می شود. دکتر جنا می گوید: «ما این نانولوله را طوری مهندسی کرده ایم که به چربی حساس باشد. درنتیجه وقتی مولکول های چربی به مجاورت نانولوله ها بیایند، بر اثر تغییرات سنسور نور ساطع خواهد شد.» محققان سنسورهای نانولوله ای را به سلول های انسانی درون پتری دیش افزودند. سنسورهای برداشت شده به لیزوزوم سلول ها وارد شدند. وقتی که چربی به لیزوزوم ها وارد شود، محققان، با استفاده از یک دوربین مخصوص، تغییر رنگ فلورسنت نانولوله ها را مشاهده می کنند، که وارد طول موج های کوتاه تر نور می شوند.» دکتر هلر افزود: «نانولوله های کربنی رنگی را ساطع می کنند که توسط چشم قابل مشاهده نیست، اما وقتی که در میان مولکول های چربی قرار بگیرند، رنگشان تغییر می یابد.» دکتر هلر، در ایجاد پتنت حاصله از این تحقیق همکاری داشته است.

 

نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

نقشه ای از محتوای چربی اندازه گیری شده توسط نانوسنسورهای درون لیزوزوم های سلول زنده که رنگ آبی نشانگر بیشتر بودن میزان چربی و قرمز نشانگر کمتر بودن آن است.

محققان همچنین دریافتند که سنسورها قادر خواهند بود کمتر دن میزان چربی سلول ها را هم تشخیص دهند.آن ها سلول ها را از فردی مبتلا به بیماری Niemann-Pick نوع C، یک اختلال ژنتیکی نادر، برداشت کردند، که لیپیدها در این سلول ها تجمع یافته بودند و آن ها را در معرض دارو برای درمان بیماری قرار دادند. توماس گالاسی گفت: «ما دریافتیم که سنسور می تواند سلول هایی را که درمان شده اند و در حال بیرون ریختن کلسترول هستند را، مشاهده کنند.» نکته مهم این است که سنسورهای نانولوله ای، هیچ اثر منفی روی سلول ها ندارد. محققان بر این باورند که نانوسنسورها می توانند در کشف داروهای جدید، برای بیماری هایی که تجمع چربی در آن ها پیچیده است، استفاده کرد. دکتر هلر اذعان داشت: «درمان های معدودی برای این چنین بیماری ها وجود دارد. در حوزه کشف و توسعه دارو، راه های زیادی برای مشاهده تجمع لیپید در سلول های زنده و حیوانات وجود ندارد. اگر ما بخواهیم بدانیم که یک دارو چگونه عمل می کند، دانستن اطلاعات در مورد تجمع لیپید موثر خواهد بود.»

 

نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

تصویر یک نانولوله کربنی

کلیک ها: 71
ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال

کشف نانوذراتی که به گسترش سلول های سرطانی کمک می کنند

محققان دانشگاه Weill Cornell Medicine سیستم پیام رسانی سلولی جدیدی را کشف کردند، که ممکن است چگونگی نحوه انتخاب مکان های متاستاز توسط سلول های سرطانی را، آشکار کند. در مقاله ای که توسط این محققان در مجله Nature Cell Biology به چاپ رسید، نشان دادند که چگونه با استفاده از تکنیکی موسوم به تقسیم بندی جریان میدانی نامتقارن (AF4) می توان ذراتی در مقیاس نانو, به نام اگزوزوم ها، را مرتب کنند. اگزوزوم ها توسط سلول های سرطانی ترشح شده و حاوی DNA، RNA، چربی و پروتئین است. این تکنیک اجازه داد که محققان بتوانند دو زیرگروه مجزای اگزوزوم ها را جدا نمایند و نانوذرات جدیدی، به نام اگزومرها را کشف کنند.

 

کشف نانوذراتی که به گسترش سلول های سرطانی کمک می کنند

دکتر دیوید لیدن از محققان پروژه می گوید: «ما دریافتیم که اگزومرها غالب ترین ذراتی هستند که توسط سلول های سرطانی ترشح می شوند. آنها از لحاظ ساختار و عملکرد، از اگزوزوم ها مجزا و از نظر اندازه، کوچکتر هستند. اگزومرها عمدتا با سلول های مغز استخوان و کبد ادغام می شوند، که در آنجا سبب تغییر عملکرد ایمنی و متابولیسم داروها می شوند. این یافته اخیر ممکن است توضیح دهد که چرا بعضی از بیماران سرطانی، حتی در مقابل کوچک ترین مقدار دوز داروهای شیمی درمانی به دلیل سمیت، توانایی تحمل ندارند.»

اگزومرها اندازه ای کمتر از 50 نانومتر داشته، درحالیکه اگزوزوم های کوچک اندازه ای بین 60 تا 80 نانومتر دارند و اگزوزوم های بزرگ 90 تا 120 نانومتر هستند. دکتر هایینگ ژانگ از محققان پروژه می گوید: «اگزوزوم ها و اگزومرها در ویژگی های زیست فیزیکی هم با یکدیگر تفاوت دارند، مانند سختی و بار الکتریکی، که روی رفتارشان درون بدن تاثیر می گذارد. ذرات سختتر، راحتتر توسط سلول ها برداشت می شوند که اگزومرها سختتر از اگزوزوم ها هستند و درنتیجه پیامرسان های موثرتری، برای انتقال اطلاعات تومور به سلول های گیرنده می باشند.»

 

کشف نانوذراتی که به گسترش سلول های سرطانی کمک می کنند

اگزوزوم ها(نقاط سفید رنگ) و اگزومرها (بنفش و زرد رنگ) ترشح شده توسط سلول های توموری ملانوما

همچنین اگزوزوم ها و اگزومرها به روش متفاوتی روی سرطان تاثیر دارند. اگزومرها آنزیم های متابولیک را به کبد حمل می کنند. یافته ها پیشنهاد می کند که آن ها کبد را هدف "برنامه ریزی مجدد" قرار می دهند تا عملکرد متابولیک آن را هماهنگ با پیشرفت سرطان کنند. اگزومرها، همچنین فاکتورهای انعقادی خون را به کبد حمل می کنند، جایی که آن ها احتمالا نقش طبیعی کبد در تنظیم انعقاد را مهار می کنند. در مقابل، مطالعات می گوید که اگزوزوم های بزرگ احتمالا باعث متاستاز به گره های لنفاوی می شود، درحالیکه اگزوزوم های کوچک متاستاز به مناطق دور را حمایت می کنند.

دانشگاه Cornell اقدام به ثبت پتنت این تکنولوژی کرده اند که در مجله Nature Cell Biology چاپ شده است. محققان در حاضر در حال بررسی هستند تا دریابند که این انواع مختلف از پیامرسان ها چگونه توسعه می یابند، دقیقا چه مولکول هایی را حمل می کنند، و اینکه نقش آن ها در اندام های هدفشان چیست. دکتر ژانگ گفت: «فهم ویژگی های آن ها ممکن است به درک بهتر محققان، در نحوه تاثیر اگزومرها و اگزوزوم ها روی رشد و متاستاز به سایر اندام ها، همچنین نقش آن ها در دیگر بیماری ها کمک کند.

اگزوزوم ها و اگزومر ها در مایعات بدن، از جمله مایعات لنفاوی قابل ردیابی است، که می توان از آن به عنوان بیومارکر برای تشخیص اولیه سرطان یا بیماری های دیگر استفاده کرد. دکتر لیدن بیان کرد: «براساس یافته های ما، قدم بعدی اندازه گیری اگزوزوم ها و اگزومرها در نمونه های پلاسما است تا به پیش بینی اندام هایی که ممکن است هدف متاستاز باشند، کمک کند.»

 

کشف نانوذراتی که به گسترش سلول های سرطانی کمک می کنند

کلیک ها: 71
ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال

مطالب علمی را در این صفحه دنبال کنید. 

کلیک ها: 3