Koristeći napredne tehnike genetskog inženjeringa, istraživači na Karolinska institutu u Stockholmu stvorili su „nano-robote za liječenje“ koji se aktiviraju samo u blizini tumorske mase.

Došlo je do značajnog napretka u istraživanju biotehnoloških alata sposobnih za selektivno ciljanje ćelija raka, dok zdrave ćelije ostavljaju netaknutim. Riječ je o DNK nanorobotima (kako se nazivaju u tehničkom žargonu) koje su razvili istraživači Karolinske. Oni djeluju kao okidač koji aktivira liječenje raka samo u pravo vrijeme i na pravom mjestu. Rezultati studije objavljeni su u naučnom časopisu Nature Nanotechnology.

Šta su nanoroboti?

To su sićušni uređaji dizajnirani za rad na nanometarskoj skali (nanometar je milijarditi dio metra). Zahvaljujući svojoj maloj veličini, nanoroboti mogu direktno stupiti u interakciju sa ćelijama i obavljati različite funkcije. Konkretno, DNK nanoroboti mogu transportovati specifične molekule.

Koristeći ove biološke „alate“, istraživači Karolinske uspjeli su prenijeti molekule poznate kao „ligandi“ unutar tumora. Oni se mogu vezati za specifične proteine na površini ćelija raka, tzv. receptore faktora tumorske nekroze (TNF). Kada se aktiviraju ligandima, TNF receptori (koji spadaju u tzv. „receptore smrti“) pokreću programiranu smrt ćelija.

Istraživanje raka: mnogi neuspješni pokušaji u prošlosti

Tokom godina, brojne međunarodne onkološke grupe pokušavale su stimulisati TNF receptore kako bi uništile ćelije raka, koristeći različite ligande ili monoklonska antitijela. Međutim, problem je bio u tome što su receptori smrti prisutni i u mnogim zdravim ćelijama, gdje imaju važnu ulogu u održavanju ravnoteže.

Kako bi zaobišli taj problem, švedski istraživači su „sakrili“ upute za proizvodnju liganada unutar nanorobota napravljenog od genetskog materijala presavijenog na specifičan način. Ovaj „DNK origami“ ostaje zatvoren sve dok ne dođe u kontakt s blago kiselim mikrookruženjem (pH 6,5), karakterističnim za ćelije raka dojke. U zdravim ćelijama pH iznosi oko 7,4, zbog čega se omotač tamo ne otvara.

Na taj način nanorobot oslobađa genetski materijal isključivo u tumorskim ćelijama, što dovodi do stvaranja liganada koji aktiviraju receptore raka i pokreću njihovu apoptozu.

Studije koje uključuju druge vrste raka

„Testovi provedeni na laboratorijskim životinjama (miševima) oboljelim od raka dojke doveli su do značajnog smanjenja rasta ćelija raka (oko 70%)“, objasnio je Yang Wang, glavni autor studije. „Sada moramo istražiti da li ovo funkcioniše i u naprednijim modelima raka, koji više podsjećaju na ljudsku bolest. Naravno, također moramo procijeniti sve moguće nuspojave.“

Naučnici će pokušati „istrenirati“ nanorobote i da prepoznaju druge vrste ćelija raka, pored raka dojke.

Nano-neurotehnologija

Nano-neurotehnologija je nova terapija u neuroznanosti koja manipuliše supstancama na atomskom i molekularnom nivou kako bi se stvorile nove strukture sa funkcijama za manipulaciju ili popravak oštećenih neuronskih krugova. Ona predstavlja fuziju nervnog sistema i nanotehnologije, a kombinacija ovih disciplina otvara nove mogućnosti za liječenje brojnih poremećaja CNS-a, od neurorazvojnih do motoričkih i senzornih.

Nanoalati za neuroznanost

Nanoalati za snimanje

Novi optički alati s nanoskalnom rezolucijom omogućavaju naučnicima da istraže objekte unutar ćelija. To je ključno za razumijevanje kako neuroni reaguju tokom rasta, nakon povreda ili u specifičnim procesima.

Nano-uređaji

Nano- i mikroigle te nano-žice (NW) funkcionišu kao umjetne elektrode koje omogućavaju visokokvalitetne elektrofiziološke snimke. One su neinvazivne sonde neuronskih projekcija, a zbog kontakta dugog samo 20 nm, NW uređaji su posebno pogodni za povezivanje s neuronima.

3D skele

Jedna od važnih primjena nanotehnologije jesu i 3D skele za tkivni inženjering. To su trodimenzionalne nanostrukture koje služe kao supstrati za povezivanje bioloških ćelija i tkiva. Biomimetičke hidrogel skele pokazale su se posebno korisnim za regeneraciju nakon povrede perifernih nerava.

Primjena u kliničkoj neuroznanosti

Primjena nanotehnologije s ciljem ograničavanja i preokretanja neuroloških poremećaja, poticanja neuronske regeneracije i postizanja neuroprotekcije trenutno je jedno od najaktivnijih područja istraživanja.

Nanotehnologija tako otvara potpuno nove načine za proučavanje funkcija mozga. Upotreba nanomaterijala nudi potencijal za razvoj novih materijala za inženjering neuronskog tkiva i terapijskih strategija za popravak CNS-a.