Çin Bilimler Akademisi'nin yeni araştırması fare tümörlerini başarıyla "aç bıraktı"! Tamamen otonom bir DNA nanorobot oluşturun
DNA nanorobotlarının doğuşundan bu yana, bilim adamları, özellikle kanser tedavisinde bu yeni teknolojiyi dört gözle bekliyorlar. Bir hastada tümör varsa, bu minik DNA robotu hastanın vücuduna "dalabilir" ve pozisyonunu tamamlayabilir ve nihayet "küçük bir operasyon" gerçekleştirebilir, kaç hayat kurtarılır.
Bu nedenle, bilim adamları bu "küçük adamları" daha hızlı hareket ettirmek için çok çalışıyorlar. Ve şimdi, bu güzel vizyondan büyük bir adım attık!
Son zamanlarda, Çinli bilim adamlarından oluşan bir ekip, DNA origami teknolojisine dayalı programlanabilir nanorobot sistemi Bu tür bir nanorobot, tümörleri bulabilir ve ardından tümör büyümesini ve metastazı etkilemek için kan akışını engelleyebilir.
Şekil DNA nanorobotları, tümörü "bağlayan" kan damarlarına ulaşır
Ulusal Nano Bilim ve Teknoloji Merkezi (NCNST), Çin Bilimler Akademisi Zhao Yuliang ile Ding Baoquan Arizona Eyalet Üniversitesi (ASU) Biyolojik Tasarım Enstitüsü Moleküler Tasarım ve Biyonik Merkezi direktörü ve iki doktora öğrencisi tarafından yönetilen araştırma ekibi Yan Hao Dr.nin laboratuvarı Nature Biotechnology dergisinde "Bir DNA nanorobotu in vivo moleküler tetikleyiciye yanıt olarak kanser terapötik işlevi gören bir DNA nanorobot işlevi" başlıklı bir makale yayınladı. Makalede bu nanorobot ve onun Çalışma prensibi ayrıntılı olarak anlatılmıştır.
Araştırmacılar şöyle dedi: Kan akışını seçici bir şekilde keserek "açlıktan ölme" tümörlerinin etkisi çok çarpıcıdır. Örneğin kan bloke edilirse etki tümörün durumundan birkaç saat içinde görülebilir ve hemen hemen her tür tümör için uygundur.
Şekil Çin Bilimler Akademisi'nden Araştırmacı Ding Baoquan ve Akademisyen Zhao Yuliang
Resim Dr.Yan Hao
Bu hedefe ulaşmak için, Yan Haonun ekibi, tümörlere özel olarak trombini iletmek ve tümörün kan damarlarında trombüs oluşturmak için bu DNA nanorobot sisteminin temeli olarak DNA origami teknolojisini kullandı, ancak sağlıklı dokulardaki atımları etkilemedi. Tüp sistemi.
Araştırmacılar, meme kanseri, melanom, yumurtalık kanseri ve akciğer kanseri taşıyan fareler üzerinde yapılan deneylerle, DNA nanorobotlarının kanseri sağlayan kan damarlarında nasıl "kamp kurduğunu" keşfettiler. Tümörün oksijeni ve besinleri "yaşam çizgisi kaynağı" nı kesin.
Bu yöntem, Tümör metabolizmasını kontrol edin, Tümörlerin zayıf büyümesini sağlayın ve bazı tümörlerin metastazını engelleyin.
Daha da önemlisi, araştırmacılar nanorobotların güvenli olduğunu buldular. Normal fare ve domuzlarda yapılan deneylerde ise bu hayvanlarda bir bağışıklık tepkisi tetiklemedi.
Dr. Yan Hao, "Çok hassas ilaç tasarımı ve hedefe yönelik kanser tedavisi için ilk tam otonom DNA robotik sistemini geliştirdik," dedi. "Ek olarak, tüm katı tümörler temelde aynı kan tedarik damarlarına sahip olduğundan, Bu teknoloji birçok kanser türü için kullanılabilir . "
Tedavi edilen 8 fareden 3 tümör tamamen çözüldü
Proje, beş yıl önce, NCNST araştırmacılarının kan pıhtılaşmasını indüklemek ve tümörlere kan akışını kesmek için DNA tabanlı nanocarrier kullanmayı ilk düşündüklerinde başladı. Yan Hao, nanotıp konseptini tamamen programlanabilir bir robotik sisteme yükseltmesine olanak tanıyan DNA origami teknolojisi üzerine derin bir araştırmaya sahip.
" Bu nanorobotlar, moleküler yükleri iletmek üzere programlanabilir, bu da lokal tümör kan beslemesinin engellenmesine neden olarak doku ölümüne ve tümörün küçülmesine yol açar. "Profesör Ding Baoquan işaret etti.
Her nanorobot, yalnızca 90 nm x 60 nm'lik bir alana ve yalnızca 2 nm kalınlığa sahip düz dikdörtgen bir DNA origamisinden yapılmıştır. Dört trombin molekülünü bu "origami tabakasının" yüzeyine bağlayın, Ardından içi boş bir tüpe yuvarlayın, böylece trombin molekülü tüpe sarılır.
Şekil Yaprak benzeri bir yapı oluşturan DNA, ilaçları taşımak için bir tüpe sarılabilir
Bu tüp yapıları, bir nükleolin (tümörle ilişkili endotel hücrelerinde spesifik olarak ifade edilen bir protein) olarak tasarlanmış bir DNA aptamer molekülü içeren bir bağlantı zinciri tarafından bir arada tutulur. Nihai yapı, çapı yaklaşık 19 nm ve uzunluğu yaklaşık 90 nm olan içi boş bir boru şeklindeki DNA nanorobottur.
Şekil | Trombinli Sayfa DNA
İlk olarak ekip, nanorobotun beklendiği gibi nükleolin ile birleştirildiğinde açıldığını doğrulamak için floresan işaretler kullandı. Ardından, trombin yüklü nanorobot-Th'nin kanın pıhtılaşmasına neden olabileceğini göstermek için bir dizi in vitro deney yaptılar.
Ardından araştırmacılar, fare modelinde nanorobotları değerlendirdiler. Floresan görüntüleme çalışmaları, nanorobotların deneysel fareler tarafından taşınan meme kanserinde toplandığını ve tümör vasküler endotelyumuna bağlandığını göstermiştir. Daha fazla analiz, nanorobotun uygulamadan sonraki 24 saat içinde tümör damarı tıkanmasına neden olabileceğini gösterdi; progresif trombüs 48 saat sonra ortaya çıktı ve 72 saat sonra tüm tümör damarlarında bariz yoğun trombüs ortaya çıktı. Cesaret verici bir şekilde, tüm hayvanların ana organlarında kan pıhtısı veya başka anormallikler yoktur. Yazar, "Bu, trombozun tümör damar sistemine özgü olduğunu kanıtlıyor" dedi.
Tümör taşıyan fareler üzerinde yapılan diğer çalışmalar, nanorobot enjekte edilen tümörlerin daha yavaş büyüdüğünü doğruladı. Bu, tümör büyümesini inhibe etme terapötik etkisini gösterir ve hayvanların hayatta kalma oranı önemli ölçüde artar.
Nanorobot tedavisi özellikle melanom fare modellerinde etkilidir, Tedavi edilen sekiz fareden üçü tamamen çözüldü ve hayatta kalma süreleri, yaşadıklarının iki katı kadardı. Nanorobot tedavisi ayrıca karaciğerde melanom metastazını etkili bir şekilde engelledi. Araştırmacılar, "Bu, birincil tümörün gelişiminin baskılanması veya vaskülarize metastazın gerilemesi nedeniyle olabilir" diye yazdı.
Şekil DNA parçalarının ve tümör hücresine özgü proteinlerin kombinasyonu
Büyük hayvanların normal dokuları için kesinlikle güvenli
Ekip ayrıca Bama mini domuzları da dahil olmak üzere iki farklı memeli üzerinde kapsamlı güvenlik çalışmaları yaptı. Bu hayvan, fizyoloji ve anatomi açısından insanlara çok benzer. Profesör Yuliang Zhao, "Araştırmalar, bu nanorobotun normal farelerde ve Bama mini domuzlarda kullanımının güvenli olduğunu ve bir bağışıklık tepkisine neden olmadığını kanıtladı. Normal kan pıhtılaşmasında veya hücre morfolojisinde saptanabilir bir değişiklik yok" yorumunu yaptı.
Daha da önemlisi, nanorobotların beyne gireceğine dair hiçbir kanıt yok. Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, nanorobot-Th sistemiyle tedavi, pıhtılaşma parametrelerinde veya histolojik morfolojide önemli bir değişikliğe neden olmamıştır. Bu, bu nanorobotun büyük hayvanların normal dokuları için kesinlikle güvenli olduğunu gösteriyor.
" Trombin sağlayan DNA nanorobotlar, kanser tedavisinde DNA nanoteknolojisinin uygulanmasında büyük bir gelişmedir. "Melanomun fare modelinde, nanorobotlar yalnızca birincil tümörü etkilemekle kalmaz, aynı zamanda tümör metastazını da önleyebilir. Bu, tedavide yapacak çok şeyi olduğunu gösterir. "
Çeşitli ilaçlar taşıyan farklı nanorobotların makul şekilde tasarlanmış kombinasyonları, kanser araştırmalarının nihai amacına ulaşılmasına yardımcı olabilir: Katı tümörleri ve vaskülarize metastazları yok edin. Ek olarak, şu anda bu teknoloji nanoyapıyı, hedeflenen grubun geometrisini ve diğer hastalıkları tedavi etmek için yükü değiştirerek diğer hastalıkların tedavisi için bir ilaç dağıtım platformu olarak geliştirilebilir.
"Burada tarif ettiğimiz hedefleme ve tetiklenmiş salım özelliklerine sahip sistemler gibi DNA nanorobot sistemleri, birden çok biyolojik olarak aktif yükün iletilmesine aracılık etmek için farklı hedefleme ligandlarıyla modifiye edilmiş yeni kanser terapötiklerinin tasarımını uyarabilir. "SiRNA, kemoterapötikler veya peptit ilaçlar gibi", araştırma ekibi önerdi.
Şu anda, bu teknolojiyi klinik uygulamaya ortaklaşa uygulayacak ortaklar arıyorlar.
-Son-
