ADN Origami Nanobots Kill Tumorile în Studiul Groundbreaking

Aproape 1,7 milioane de noi cazuri de cancer sunt detectate în Statele Unite în fiecare an, iar în fiecare an cancerul pretinde aproape 600 000 de vieți numai în S.U.A., ceea ce îl face a doua cauză principală de deces la nivel național. Tratamentul este uneori mai rău decât boala, deoarece intervențiile chirurgicale invazive pot fi traumatizante, iar chimioterapia poate provoca efecte în afara țintă care provoacă haos pe întreg corpul. Dar o nouă tehnică descrisă în Biotehnologia naturii, care utilizează nanorobots - literalmente roboți microscopici - pentru a viza în mod specific tumorile și a întrerupe alimentarea cu sânge are potențialul de a schimba tratamentul pentru totdeauna.

În lucrarea publicată în februarie, o echipă internațională de oameni de știință a demonstrat eficacitatea utilizării nanorobotului ADN pentru a ataca tumorile la șoareci și porcine cu cancer. Aceste roboți de dimensiuni nanometrice sunt fabricate din ADN care se desfășoară exact la momentul și locul potrivit pentru a livra un medicament numai țintă exactă în corp. ADN-ul, pliat ca un pachet de origami, conține molecule de trombină, o enzimă care face cheag de sânge.

Pentru a testa dacă acest sistem de eliberare a drogurilor funcționează, echipa de oameni de știință de la Universitatea de Stat din Arizona și Centrul Național pentru Nanoștiință și Tehnologie din cadrul Academiei Chineze de Științe au injectat nanorobot în fluxurile de sânge ale șoarecilor cu tumori. Ei au descoperit ca tratamentul a vizat in mod eficient tumorile, oprindu-si cresterea si chiar initiand moartea tumorii.

Oprirea creșterii tumorilor nu este suficientă pentru a dovedi efectul de droguri, deși trebuie să se dovedească în siguranță. Deci, cercetatorii au injectat de asemenea nanoroboti in fluxurile de sange ale porcilor miniaturati Bama, care s-au dovedit a fi modele bune pentru testarea sigurantei preliminare a medicamentelor pentru om. O preocupare majoră cu nanorobot este că acestea pot intra în creier și pot cauza accidente vasculare cerebrale, dar acest lucru nu sa întâmplat cu animalele supuse testului.

Precizia nanorobotului, ceea ce face ca potențialul său de a fi tratat în condiții de siguranță a cancerului este atât de mare, datorită structurii sale meticulos construite. Pachetul de droguri care conține "droguri" este alcătuit din foi de ADN care măsoară 60 cu 90 de nanometri, care înfășoară moleculele de trombină. Pe partea exterioară a foilor pliate se află molecule care nu conțin nucleu, o proteină care este prezentă în mucoasa vaselor de sânge asociate cu tumori în creștere.

Aceste molecule, numite aptameri, ambele vizează locul potrivit pentru a elibera medicamente și deschideți efectiv foaia de ADN până când expuneți trombina atunci când nanorobotul găsește locul potrivit. Teoretic, atunci când trombina este eliberată, aceasta cheagă sângele care intră în tumoare, dând-o astfel foamelui de oxigenul de care are nevoie pentru a crește. Această metodă, care, în esență, strangulează tumora, amintește de clasa de medicamente pentru cancer cunoscute sub numele de inhibitori ai angiogenezei, care ajută la inhibarea creșterii vaselor de sânge care alimentează tumorile.

Aceste nanoroboturi arată o mare promisiune, dar nu sunt încă pregătite pentru oameni. Pentru a ajunge acolo, cercetatorii cauta partenerii clinici pentru a dezvolta in continuare aceasta cale de tratament. Totuși, faptul că pare să funcționeze la șoareci și la porci face probabil ca nanoroboturile ca acestea să fie disponibile ca tratamente pentru cancer în timpul vieții noastre.

Abstract: Roboții de la roboți au potențialul ca sisteme inteligente de livrare a medicamentelor care răspund la declanșatoarele moleculare. Folosind ADN origami am construit un robot ADN autonom programat pentru a transporta încărcăturile utile și pentru a le prezenta în mod specific în tumori. Nanorobotul nostru este funcționalizat pe exterior cu un aptamer ADN care leagă nucleolina, o proteină specifică exprimată pe celulele endoteliale asociate tumorii și trombina de protează a coagulării sângelui în interiorul cavității sale interioare. Aptamerul care direcționează nucleul servește atât ca domeniu de direcționare, cât și ca declanșator molecular pentru deschiderea mecanică a nanorobotului ADN. Prin urmare, trombina din interior este expusă și activează coagularea la locul tumorii. Utilizând modele de șoareci purtători de tumori, demonstrăm că nanorobotii ADN injectați intravenos dau trombină în mod specific vaselor de sânge asociate tumorii și induc tromboza intravasculară, ducând la necroză tumorală și inhibarea creșterii tumorii. Nanorobotul sa dovedit a fi sigur și imun inerțial la șoareci și la porcii miniaturali Bama. Datele noastre arată că nanoroboturile ADN reprezintă o strategie promițătoare pentru furnizarea precisă a medicamentelor în terapia cancerului.