Nanocząsteczki tlenku cynku. Dzięki uprzejmości National Institutes of Health.
Tak więc jesteśmy 42 lata w wojnie z rakiem i podczas gdy wróg pozostaje groźny, nasza strategia przechodzi w kolejną fazę. Przeszliśmy przez ekwiwalent walki wręcz - operacji - bombardowania dywanów - promieniowania - i wojny chemicznej - chemioterapii.
Teraz walka polega na skradaniu się. Zamiast koncentrować się na wysadzaniu komórek rakowych lub zatruciu ich, bardziej prawdopodobne jest, że naukowcy zajmujący się rakiem mówią o „koniach trojańskich”, „strategiach maskowania” lub „oszukiwaniu” układu odpornościowego. Wszystkie są sztuczkami na poziomie komórkowym wyklutymi w wyniku nanomedycyny - leczenie stało się bardzo, bardzo małe. Jaki mały? Na poziomie nano około 5000 cząstek byłoby tak szerokich jak ludzkie włosy.
Nie jesteśmy wrogiem
Okej, więc jesteśmy tutaj poza terytorium zrozumienia. Ale nie rozłączajmy się ze względu na rozmiar; skupmy się na oszustwie.
Najnowszy przykład sztuczek mikroskopowych został przedstawiony w zeszłym tygodniu w artykule naukowców z University of Pennsylvania. Jednym z najbardziej atrakcyjnych aspektów nanomedycyny jest to, że pozwala naukowcom dostarczać leki bezpośrednio do guza, zamiast zalewać całe ciało chemioterapią. Niestety układ odpornościowy postrzega nanocząsteczki jako najeźdźców i próbuje je usunąć, zanim zaczną działać na komórkach nowotworowych.
Sztuczka polegała na tym, aby „komórki wartownicze” układu odpornościowego organizmu myślały, że nanocząsteczki dostarczające lek były komórkami natywnymi, że nie były intruzami. Naukowcy zrobili to, dołączając do każdej nanocząstki białko obecne w każdej błonie komórkowej. Mówiąc prościej, wysłał komunikat „nie jedz mnie” do komórek ochronnych ciała.
Rezultat, przynajmniej u myszy, jest taki, że technika ta radykalnie poprawiła wskaźnik skuteczności dwóch różnych rodzajów nanocząstek - jednej, która dostarczyła leki zmniejszające guz i drugiej wypełnionej barwnikiem, która pomogłaby lekarzom uchwycić obrazy komórek rakowych.
Tymczasem na początku tego roku naukowcy z Methodist Hospital Research Institute w Houston ogłosili, że znaleźli własny sposób pozwalający nanocząstkom oszukać układ odpornościowy. Opracowali procedurę fizycznego usuwania błon z aktywnych białych krwinek i układania ich na nanocząstkach. Ta „strategia maskowania” wystarczyła, aby białka aktywujące układ odpornościowy nie wykonywały swojej pracy i nie zmuszały do odparcia najeźdźców. Naukowcy są przekonani, że pewnego dnia będzie możliwe pobranie własnych białych krwinek pacjenta i wykorzystanie ich do maskowania nanocząstek, dzięki czemu jest znacznie bardziej prawdopodobne, że dotrą do celu bez ataku.
Choć wszystko to brzmi magicznie, nanomedycyna nie jest pozbawiona ryzyka. Należy przeprowadzić znacznie więcej badań nad długoterminowym wpływem nanocząstek w organizmie. Czy mogą gromadzić się w zdrowych tkankach? A jeśli tak, jaki miałby to wpływ? Czy te małe cząsteczki, które teraz wydają się tak pełne obietnicy, mogą w końcu stać się toksyczne?
Wciąż dużo pytań na temat nanomedycyny, ale wydaje się, że to raczej odpowiedź.
Pogawędka
Oto sześć innych sposobów, w jakie myślenie małe przyspiesza rozwój medycyny:
1) Ale najpierw usuń całą biżuterię: na University of Minnesota naukowcy eksperymentują z nanocząstkami i magnesami w celu zwalczania raka płuc. Opracowali aerozolowy inhalator, który pacjent może wciągnąć do płuc kilkoma głębokimi oddechami. I to przenosi nanocząsteczki tlenku żelaza do guzów w płucach. Następnie, machając magnesem na zewnątrz ciała, mogą poruszać cząsteczki, aby nagrzały się wystarczająco, aby zabić otaczające je komórki rakowe.
2) Nowa gra shellowa : Zespół inżynierów z UCLA opracował małe kapsułki - około połowy wielkości najmniejszej bakterii - które są w stanie przenosić białka do komórek rakowych i hamować wzrost nowotworów. Powłoki w nanoskali rozkładają się nieszkodliwie w komórkach nienowotworowych.
3) Głupiec Golda: A w Northwestern naukowcy twierdzą, że znaleźli sposób na wykorzystanie złotych nanocząstek do skutecznego zwalczania chłoniaka. Oszukują komórki chłoniaka, myśląc, że zawierają lipoproteinę o dużej gęstości (HDL), której komórki potrzebują do przeżycia. Złote nanocząsteczki wiążą się z komórkami rakowymi i głodzą je z cholesterolu.
4) O wiele lepszy niż Krazy Glue : w Niemczech naukowcy wymyślili pastę z nanocząstek, która według nich może przyspieszyć naprawę złamanych kości. Pasta zawiera dwa geny czynnika wzrostu, które wchodzą do komórek i przyspieszają gojenie się kości.
5) Niestety, nie może pomóc ci znaleźć leki, które upuściłeś na podłogę: Chociaż technicznie nie jest to nanomedycyna, mała inteligentna pigułka, która śledzi, czy ludzie biorą leki prawidłowo, wkrótce może być na rynku. Zatwierdzona przez FDA w zeszłym roku, pigułka zawiera mały czujnik, który oddziałuje z płynem żołądkowym i wysyła sygnał do plastra na ciele osoby. Przyjmowana z prawdziwym lekiem, inteligentna pigułka przesyła informacje o drugim leku, zwłaszcza po jego spożyciu, do smartfona. Ale wysyła również dane fizjologiczne, w tym tętno i poziom aktywności.
6) Ciepło ciała zepsuło się: w tym samym stylu strażacy w Australii zaczęli brać małą kapsułkę, aby uchronić ich przed gorącem. Czujniki w pigułce mogą w czasie rzeczywistym mierzyć temperaturę ciała i przekazywać te dane do smartfona. Doprowadziło to do zmiany wzorców pracy strażaków, w tym czasu, w którym są narażeni na płomienie.
Bonus wideo: Wciąż niejasny na temat nanomedycyny? Oto wykład TED na temat tego, jak jest on wykorzystywany w walce z rakiem przez Marka Davisa, wiodącego eksperta w tej dziedzinie i inżyniera chemika z California Institute of Technology.
Więcej z Smithsonian.com;
Medycyna idzie mała
Nowe urządzenie może mierzyć masę pojedynczej cząsteczki
