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Künstlerische Darstellung, die veranschaulicht, wie die mechanische Nanochirurgie, ein neuer Ansatz, der von Forschern von SickKids und der University of Toronto entwickelt wurde, auf Krebszellen aus dem Inneren des Tumors abzielt und dabei gesundes Gewebe verschont. Quelle: Erstellt vom Forschungsteam des Krankenhauses für kranke Kinder (SickKids) unter Verwendung von Midjourney
Die mechanische Nanochirurgie, ein neuer Ansatz, der von Wissenschaftlern des Hospital for Sick Children und der University of Toronto entwickelt wurde, verwendet magnetische Kohlenstoffnanoröhren, um chemoresistente Glioblastomzellen anzugreifen und zu zerstören. Die Technik hat potenzielle Anwendungen bei der Behandlung anderer Krebsarten durch Veränderung der Antikörperbeschichtung.
Wissenschaftler des Hospital for Sick Children (SickKids) und der University of Toronto (U of T) haben ihre Kräfte gebündelt, um einen neuen Ansatz zur potenziellen Behandlung von Tumorzellen zu entwickeln, der als mechanische Nanochirurgie bezeichnet wird, sogar für aggressive, chemoresistente Krebsarten.
Das Glioblastom (GBM) ist der häufigste und aggressivste primäre Hirntumor. Trotz verschiedener bestehender Behandlungsoptionen, einschließlich Operation, Strahlentherapie und Chemotherapie, beträgt die mittlere Überlebenszeit der Patienten nur etwa 15 Monate.
Die derzeitige globale Standardbehandlung für GBM-Patienten umfasst eine Chemotherapie mit einem Medikament namens Temozolomid (TMZ), das die Lebenserwartung einer Person im Vergleich zu Patienten, die nur eine Strahlentherapie erhalten, um etwa zwei Monate verlängert. GBM-Zellen können jedoch im Laufe der Zeit eine Resistenz gegen TMZ entwickeln, was seine Wirksamkeit verringert und die Wahrscheinlichkeit eines Tumorrückfalls erhöht.
In einer Studie, die am 29. März in der Zeitschrift veröffentlicht wurde
Die mechanische Nanochirurgie ist eine neue Technik, die von Dr. Xi Huang am Hospital for Sick Children (SickKids) und Dr. Yu Sun an der University of Toronto (U of T) entwickelt wurde und Präzisionsmagneten verwendet, um Tumorzellen von innen heraus zu zerstören. Bildnachweis: Das Krankenhaus für kranke Kinder (SickKids)
„Durch den Einsatz von Nanotechnologie tief im Inneren von Krebszellen ist die mechanische Nanochirurgie ein ‚Trojanisches Pferd‘-Ansatz, der es uns ermöglichen könnte, Tumorzellen von innen heraus zu zerstören“, sagt Huang, dessen frühere Forschung, die zeigte, dass Gehirntumorzellen mechanosensitiv sind, dazu beigetragen hat, den Ansatz zu informieren . „Durch die Kombination unserer Expertise in Biochemie bei SickKids und Engineering bei der U of T haben wir eine potenzielle neue Methode zur Behandlung von aggressivem Hirntumor entwickelt.“
Das in der Studie verwendete Mausmodell wurde zusammen mit dem Erstautor Dr. Xian Wang entwickelt, derzeit Assistenzprofessor an der Queen’s University, ehemaliger Postdoktorand im Huang Lab und Gewinner eines Lap-Chee Tsui-Stipendiums durch das SickKids Research Training Centre Der mechanische nanochirurgische Prozess reduzierte die GBM-Tumorgröße universell, einschließlich bei TMZ-resistentem GBM.
Funktionsweise der mechanischen Nanochirurgie
Magnetische Kohlenstoffnanoröhren (mCNTs) sind eine Form von Nanomaterial – mikroskopisch kleine, zylindrisch geformte Röhrchen aus Kohlenstoff, die in diesem Fall mit Eisen gefüllt sind, das magnetisiert wird, wenn es durch ein äußeres Magnetfeld aktiviert wird. In der Studie beschichtete das Forschungsteam mCNTs mit einem Antikörper, der ein spezifisches Protein erkennt, das mit GBM-Tumorzellen assoziiert ist. Einmal in den Tumor injiziert, veranlassen die Antikörper auf den mCNTs, dass sie Tumorzellen suchen und von ihnen absorbiert werden.
„Sobald sich die Nanoröhren in der Tumorzelle befinden, verwenden wir ein rotierendes Magnetfeld, um die Nanoröhren mechanisch zu mobilisieren, um eine mechanische Stimulation bereitzustellen“, sagt Sun. „Die von den Nanoröhren ausgeübte Kraft schädigt Zellstrukturen und führt zum Absterben von Tumorzellen.“
Erforschung von Anwendungen jenseits von Hirntumoren
Huangs Partnerschaft mit Sun an der Fakultät für Maschinenbau der U of T baut weiterhin auf den Studienergebnissen auf. Im Laufe ihrer Forschung stellen sie fest, dass die mechanische Nanochirurgie weitere Anwendungen bei anderen Krebsarten haben könnte.
„Theoretisch könnten wir durch die Veränderung der Antikörperbeschichtung und die Umleitung von Nanoröhren an die gewünschte Tumorstelle möglicherweise ein Mittel haben, um Tumorzellen bei anderen Krebsarten präzise zu zerstören“, sagt Huang.
Referenz: „Mechanische Nanochirurgie des chemoresistenten Glioblastoms unter Verwendung magnetisch kontrollierter Kohlenstoffnanoröhren“ von Xian Wang, Zheyuan Gong, Tiancong Wang, Junhui Law, Xin Chen, Siyi Wanggou, Jintian Wang, Binbin Ying, Michelle Francisco, Weifan Dong, Yi Xiong, Jerry J Fan, Graham MacLeod, Stephane Angers, Xuejun Li, Peter B. Dirks, Xinyu Liu, Xi Huang und Yu Sun, 29. März 2023, Wissenschaftliche Fortschritte.
DOI: 10.1126/sciadv.ade5321
Diese Forschung wurde von den Canadian Institutes of Health Research (CIHR), dem National Sciences and Engineering Research Council, dem Ontario Research Fund, der Canadian Cancer Society, der Concern Foundation, Brainchild, der Sontag Foundation, Meagan’s HUG, dem Ontario Institute for Cancer Research und der Brain Tumor Foundation finanziert of Canada, Hopper-Belmont Foundation, Arthur and Sonia Labatt Brain Tumor Research Center, Garron Family Cancer Center und SickKids Foundation.
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