Nanofaser 'monorails' fähre hirntumoren zu ihrem tod


Nanofaser 'monorails' fähre hirntumoren zu ihrem tod

Glioblastom ist die tödlichste Form von Hirntumor, und ein Grund ist es schwer zu behandeln ist, weil Tumorzellen auf andere Teile des Gehirns durch die folgenden Nervenfasern und Blutgefäße zu verbreiten. Mit Hilfe von Nanofasern "Monorails" haben biomedizinische Ingenieure einen Weg gefunden, diese Migrationsmerkmale zu entführen und die bösartigen Zellen anderswo zu locken.

Die Idee ist, die wandernden Krebszellen zu einem zugänglichen Ort zu locken, wo sie getötet werden können. Dies könnte zum Beispiel außerhalb des Gehirns sein.

Eine andere Option, zum Beispiel könnte sein, um Tumoren von inoperablen Orten zu bewegen, um irgendwo Chirurgen können sie leichter entfernen.

Während es unwahrscheinlich ist, dass eine solche Methode den Krebs vollständig entfernen wird, ist die Hoffnung eines Tages eine tödliche Krankheit in eine umgewandelt werden, die eher wie eine chronische behandelt wird.

Als sie die Methode bei Tieren prüften, fanden die Forscher die Größe der Hirntumoren.

Sie berichten ihre Arbeit in der Zeitschrift Natur Materialien .

Jedes Jahr in den USA werden rund 10.000 Menschen mit Glioblastom diagnostiziert. Sie werden derzeit mit Chemotherapie, Strahlung und Chirurgie behandelt, aber selbst wenn sie alle drei erhalten, leben die Patienten selten mehr als 18 Monate nach der Diagnose.

Krebszellen verriegeln sich auf künstliche Nanofasern und "reiten sie wie eine Einschienenbahn"

Nanofasern sind so genannt, weil sie extrem dünn sind, in diesem Fall etwa die Hälfte der Dicke des menschlichen Haares und auf einer Skala, die mit Nervenfasern und Blutgefäßen kompatibel ist. Lead-Forscher Ravi Bellamkonda, Professor und Vorsitzender der Wallace H. Coulter Abteilung für Biomedizinische Technik an der Georgia Tech und Emory University in Atlanta, erklärt:

"Wir haben eine Polymer-Dünnfilm-Nanofaser entworfen, die die Struktur von Nerven und Blutgefäßen nachahmt, die Hirntumorzellen normalerweise verwenden, um andere Teile des Gehirns einzudringen."

"Die Krebszellen verriegeln sich normalerweise auf diese natürlichen Strukturen und reiten sie wie eine Einschienenbahn zu anderen Teilen des Gehirns", fährt er fort. "Durch die Bereitstellung einer attraktiven alternativen Faser können wir die Tumoren effizient auf einen anderen Weg zu einem Ziel verschieben, das wir haben wählen."

Er fügt hinzu, dass ein attraktives Merkmal einer solchen Methode sein könnte, dass es eine Alternative zu Drogen- und Strahlenbehandlungen bietet:

Es gibt keine Drogen, die in den Blutstrom eindringen und im Gehirn zirkulieren, um gesunde Zellen zu schädigen. Die Behandlung dieser Krebsarten mit minimal-invasiven Filmen könnte viel weniger gefährlich sein als die Bereitstellung von pharmazeutischen Chemikalien."

Verführerische Tumorzellen auf einen Weg des geringsten Widerstandes

Das Team hatte die Idee, Nanofasern zur Behandlung von Glioblastom wegen der Arbeit zu verwenden, die bereits bei der Herstellung von Biomaterialien zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen durchgeführt wurde. Es gibt Ähnlichkeiten in der Arbeit, zum Beispiel sind die beteiligten Signalwege gleich.

Tumorzellen treten gewöhnlich in gesundes Gewebe ein, indem sie Enzyme sezernieren, um den Weg vorzubereiten. Die Zellen müssen viel Energie ausgeben, um das zu machen. Die Forscher dachten, wenn sie den Zellen eine Migrationsroute anbieten könnten, wo sie nicht viel Energie ausgeben mussten, würden sie es nehmen.

Erster Autor Anjana Jain, Assistenzprofessorin an der Abteilung für Biomedizinische Technik am Worcester Polytechnic Institute in Massachusetts, die an der Studie arbeitete, als sie Postdoktorin im Bellamkonda Labor war, sagt:

"Unsere Idee war, den Tumorzellen einen Weg des geringsten Widerstandes zu geben, einer, der den natürlichen Strukturen im Gehirn gleicht, aber attraktiv ist, weil es nicht erforderlich ist, dass die Krebszellen mehr Energie aufwenden."

Für die Studie, machte das Team Nanofasern aus Polycaprolacton (PCL) Polymer umgeben von einem Polyurethan-Träger. Die Oberfläche des Materials ist den Konturen von Blutgefäßen und Nervenfasern sehr ähnlich, die die Tumorzellen entlangfahren.

Die Forscher implantierten die Nanofasern in die Gehirne von Ratten, die menschliche Glioblastome hatten.

Das Team behandelte auch andere Gruppen von Ratten zum Vergleich. Diese wurden mit Nanofasern implantiert, die keine PCL hatten oder aus untexturiertem PCL-Film hergestellt wurden oder unbehandelt waren.

Behandelte Ratten zeigten eine signifikante Glioblastom-Tumorschrumpfung

Die Tumorzellen wanderten entlang der Nanofasern zu einem Tumorsammler außerhalb des Gehirns. Der Tumorsammler enthielt ein Gel mit dem Medikament Cyclopamin, das für Krebszellen giftig ist.

Nach 18 Tagen zeigten die Ergebnisse, dass die mit PCL-Nanofaserimplantaten behandelten Ratten in der Nähe der Tumore signifikante Reduktionen der Tumorgrößen zeigten. Außerdem waren ihre Tumorzellen über die gesamte Länge aller Nanofasern in das Sammlergel gewandert.

Prof. Bellamkonda sagt, dass während der Ausrottung von Krebs wäre ideal, ein Ansatz auf der Grundlage der Methode, die sie demonstriert könnte zumindest bieten einen Weg, um das Wachstum von inoperablen Krebsarten zu kontrollieren, und geben Patienten eine Chance, normales Leben zu leben.

"Vielleicht mit solchen Ideen, können wir mit Krebs leben, so wie wir mit Diabetes oder hohem Blutdruck leben", fügt er hinzu.

Es wird einige Zeit dauern, bis die Technik aus dem Labor in die Klinik wechselt, vielleicht 10 Jahre oder mehr, sagt das Team.

Die nächsten Schritte beinhalten das Sehen, wie die Methode mit anderen Arten von Hirntumoren und Krebs, die schwer zu entfernen sind, funktionieren könnte.

Fonds aus dem National Cancer Institute der National Institutes of Health (NIH) half Finanzierung der Studie.

Inzwischen, Medical-Diag.com Kürzlich berichtet, wie Forscher in Kanada reaktiviert Immunzellen zur Behandlung von Hirntumoren. Nach der Behandlung von erkrankten Mäusen mit einer Droge, die Immunzellen reaktiviert, die im Glioblastom deaktiviert sind, lebten die Tiere zwei- bis dreimal länger.

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