Në një studim të fundit, studiuesit kanë zhvilluar për herë të parë një sistem plotësisht autonom nanorobotik për të synuar në mënyrë specifike kancerin.
Në një përparim të madh në nanomjekësi, fushën që kombinon nanoteknologjinë me mjekësinë, studiuesit kanë zhvilluar rrugë të reja të trajtimit terapeutik duke përdorur nanogrimca shumë të vogla me madhësi molekule (makinë ose robotë që janë afër shkallës mikroskopike të një nanometër 10-9 m) për të. objektiv kancer, në këtë studim të jashtëzakonshëm të botuar në Bioteknologji Natyra.
Nanoboti origami i ADN-së: transportuesi magjik
ADN origami is a process in which a DNA is folded in a nanoscale level and is used to build active structures at the tiniest scales (origami as in the art of paper folding). DNA is a great storage of information and thus structures which are built out of it can be used as information carriers. In line with this capability, these DNA nanoparticles (or ‘DNA nanorobots’ or ‘nanorobots’ or simply ‘nanobots’) can move and lift cargo at the smallest scales for specific tasks in the human body and thus are suitable for many nanorobotike applications. The size of such a nanobot is 1000 times smaller than a single strand of human hair. This field of nanorobotics has been full of excitement for the past two decades and many experts have been focusing on developing such nanoscale structures based out on DNA which can fold themselves into all sorts of shapes and sizes to revolutionize medicine especially therapy and drug delivery.
Teknologjia nanorobot tani po përdoret gjerësisht dhe tashmë ka revolucionarizuar fusha si imazhet mjekësore, pajisjet, sensorët, sistemet e energjisë dhe gjithashtu mjekësia. Në mjekësi, nanobotat kanë avantazhe të rëndësishme kryesisht sepse nuk gjenerojnë aktivitete të dëmshme, nuk kanë efekte anësore të mundshme dhe janë shumë specifike se në cilin vend në trup do të synojnë dhe operojnë. Kostoja fillestare e zhvillimit të nanorobotëve mund të jetë e lartë, por prodhimi kur bëhet me metodën konvencionale të përpunimit të grupeve ul koston në një masë të madhe. Më tej, madhësia e vogël e nanorobotëve i bën ata idealë për të synuar bakteret dhe viruset. Gjithashtu, një nanorobot i vogël mund të injektohet shumë lehtë në trup dhe lehtë noton nëpër gjak (sistemin e qarkullimit të gjakut) dhe ndihmon në zbulimin e problemeve dhe trajtimin e tyre. Nanobotët kanë fituar shumë rëndësi në kërkimin e kancerit pasi ato mund të jenë një alternativë pa dhimbje e kimioterapisë, e cila përndryshe është shumë stresuese dhe vendos një barrë të madhe personale dhe financiare për pacientin. Kimioterapia nuk është vetëm një mënyrë e ashpër e trajtimit të kancerit, por përveç sulmit të qelizave kancerogjene, procedura lë disa efekte anësore në të gjithë trupin. Megjithatë, shkenca nuk ka qenë në gjendje të zbulojë ndonjë alternativë të re ndaj kimioterapisë për trajtimin e kësaj sëmundjeje kërcënuese për jetën e quajtur kancer. Nanobotët kanë potencialin për të ndryshuar këtë skenar në vitet e ardhshme duke qenë një alternativë më efikase, më e zgjuar dhe e synuar që sulmon kancerin.
Duke synuar kancerin
Në këtë studim të fundit, një bashkëpunim midis Universitetit Shtetëror të Arizonës, SHBA, dhe Qendrës Kombëtare për Nano shkencës dhe teknologjisë së Akademisë Kineze të Shkencave, Pekin, studiuesit kanë projektuar, ndërtuar dhe kontrolluar me kujdes nanobote të automatizuara me sukses për të kërkuar dhe shkatërruar në mënyrë aktive tumoret kanceroze brenda trupit – duke mos dëmtuar asnjë nga qelizat e shëndetshme. Ata kapërcyen disa sfida që kanë pllakosur nano-shkencëtarët për më shumë se dy dekada, duke hartuar dhe përdorur një strategji shumë të thjeshtë dhe të drejtpërdrejtë për të kërkuar dhe shkatërruar tumorin. Strategjia ishte që në mënyrë specifike të ndërpritej furnizimi me gjak në një qelizë tumorale duke nxitur koagulimin e gjakut në qelizën e tumorit duke përdorur nanobote të bazuara në ADN. Pra, ata menduan për diçka në dukje të thjeshtë – të lidhin një enzimë kyçe të mpiksjes së gjakut (të quajtur Thrombin) në sipërfaqen e nanobotit të sheshtë, të origami të ADN-së me nano shkallë. Mesatarisht katër molekula të trombinës u ngjitën në sipërfaqen e sheshtë të ADN fletë origami me përmasa 90nm me 60nm. Kjo fletë e sheshtë u palos si një fletë letre duke i bërë nanobotët të formojnë formën e një tubi të zbrazët. Këta nanobota u injektuan në një mi (i cili ishte nxitur me rritje agresive të tumorit), ata udhëtuan në të gjithë rrjedhën e gjakut duke arritur dhe lidhur me objektivin e tij - tumoret. Më pas, ngarkesa e nanobotit - enzima Thrombin - shpërndahet duke bllokuar rrjedhën e gjakut të tumorit që çon. për mpiksjen e gjakut brenda enëve të cilat ushqejnë rritjen e tumorit, duke gjeneruar shkatërrimin e indit të tumorit ose vdekjen e qelizave. I gjithë ky proces, në mënyrë interesante, ndodh shumë shpejt dhe nanobotët rrethojnë tumorin brenda disa orësh pas injektimit. Evidentimi i trombozës së avancuar, në të gjitha qelizat e tumorit është vërejtur pas 36 orësh nga injektimi.
Më tej, autorët u kujdesën gjithashtu për përfshirjen e një ngarkese të veçantë në sipërfaqen e nanobotit (të quajtur aptamer ADN) e cila do të synonte në mënyrë specifike një proteinë, të quajtur nukleolin, e cila prodhohet në sasi të larta vetëm në sipërfaqen e qelizave tumorale, duke reduktuar kështu. shanset që nanobotët të sulmojnë ndonjëherë qelizat e shëndetshme në zero. Këta nanobote jo vetëm që reduktuan dhe vranë qelizat e tumorit, por gjithashtu parandaluan metastazat - rritjen dytësore të kancerit në një vend të largët.
Siguria dhe efektiviteti
Autorët theksojnë se nanobotët janë të sigurt dhe imunologjikisht inerte për t'u përdorur te minjtë dhe madje edhe derrat dhe përdorimi i nanobotëve nuk tregoi ndryshime në koagulimin normal të gjakut diku tjetër ose strukturën e qelizave ose ndonjë breechin në tru. Kështu, ato janë cilësuar si të sigurta dhe efektive drejt synimit dhe tkurrjes së tumoreve pa asnjë efekt anësor të padëshiruar. Shumica e nanobotëve u panë gjithashtu se po degradonin dhe pastroheshin nga trupi pas 24 orësh. Megjithëse nanobotët mund të dizajnohen në një model të 'nanobotëve të përsëritur', i cili është i kuptueshëm për të mbajtur kostot e ulëta pasi bëhen disa kopje dhe nanobotët e tjerë prodhohen vetë, është e qartë se një qasje e tillë duhet të zbatohet vetëm në rrethana të veçanta. . Për sa i përket fushës së mjekësisë, duhet gjithashtu të vendoset një ndërprerës vrasës i pagabueshëm për të mbajtur larg çdo rrethanë ekstreme. Autoritetet ligjore duhet të hartojnë rregullore për të shmangur çdo keqpërdorim të nanobotëve në mjekësi, për shembull nanobotët e armatosur. Kur peshojmë të gjithë faktorët, efikasiteti i nanoboteve na çon në një pikë që ata nuk mund të anashkalohen dhe shikimi i nanoboteve të tyre të mundshëm do të jetë një komponent thelbësor i mjekësisë në të ardhmen.
Një qasje e ngjashme mund të përdoret për njerëzit pasi autorët kanë treguar se ky sistem është testuar gjithashtu në një model primar të kancerit të mushkërive të miut - i cili imiton rrjedhën klinike njerëzore të mushkërive. kancer pacientët- dhe treguan regresion të tumorit pas një trajtimi dy-javor. Gjithashtu, këto studime u kryen tek minjtë dhe brenda dy javësh një efekt i ngjashëm i demonstrueshëm në kancerin e gjirit, melanomën, kancerin e vezoreve dhe mushkërive u pa tek kafshët. Megjithatë, studimi duhet të bëhet te njerëzit për të konfirmuar besueshmërinë e rezultateve të ngjashme dhe duhet të kryhen prova të forta klinike për të arritur të njëjtën gjë.
Një mënyrë shumë e zgjuar dhe e synuar për të sulmuar kancerin
Një nga sfidat kryesore të terapisë së kancerit është diferencimi i kujdesshëm dhe i saktë midis qelizave tumorale të kancerit dhe qelizave normale dhe të shëndetshme të trupit. Qasja konvencionale për shmangien dhe vrasjen e qelizave tumorale – kimioterapia dhe terapia me rrezatim – dështon të synojë qelizat e tumorit në mënyrë selektive pa ndërvepruar me qelizat normale të trupit. Kështu, kimioterapia dhe gjithashtu terapia me rrezatim tentojnë të shkaktojnë efekte anësore serioze, të vogla dhe të mëdha, duke përfshirë dëmtimin e organeve që rezulton në një trajtim shumë të dëmtuar të kancerit dhe kështu norma të ulëta të mbijetesës midis pacientëve. Nanobotët si ata të përshkruar në këtë studim janë të parët në llojin e tyre tek gjitarët që janë shumë të fortë dhe efektivë në identifikimin e qelizave tumorale dhe në pakësimin e rritjes dhe përhapjes së tyre. Ky sistem robotik i ADN-së mund të përdoret për terapi të saktë dhe të synuar të kancerit për shumë lloje të kancerit, pasi të gjitha enët e gjakut që ushqejnë tumoret e ngurta janë në thelb të njëjta.
Ky hulumtim ka hapur rrugën që në të ardhmen të fillojmë të mendojmë dhe planifikojmë zgjidhje praktike mjekësore duke përdorur përparimet teknologjike. Qëllimi përfundimtar i hulumtimit të kancerit është çrrënjosja e suksesshme e tumoreve të ngurta, pa efekte anësore të rënda dhe metastaza të reduktuara. Duke parë këtë studim, ne shohim një shpresë të madhe për të ardhmen, ku kjo strategji aktuale mund të jetë ideale për arritjen e qëllimit përfundimtar për të trajtuar kancerin. Dhe jo vetëm kanceri, kjo strategji mund të zhvillohet edhe si një platformë e shpërndarjes së ilaçeve për trajtimin e shumë sëmundjeve të tjera, sepse qasja do të ishte thjesht modifikimi i strukturës së nanoboteve dhe ndryshimi i ngarkesave të ngarkuara. Gjithashtu, nanobotët mund të na ndihmojnë të kuptojmë më tej kompleksitetin e trupit dhe trurit të njeriut. Kjo do të ndihmojë gjithashtu në kryerjen e operacioneve pa dhimbje dhe jo-invazive, madje edhe ato më të komplikuara. Hipotetikisht në këtë pikë, për shkak të madhësisë së tyre, nanobotët gjithashtu mund të lundrojnë nëpër qelizat e trurit dhe të gjenerojnë të gjithë informacionin përkatës të kërkuar për kërkime të mëtejshme. Në të ardhmen, le të themi dy dekada nga tani, një injeksion i vetëm i një nanoboti mund të jetë në gjendje të kurojë plotësisht sëmundjet.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
Li S et al 2018. Një nanorobot i ADN-së funksionon si një terapeutik i kancerit në përgjigje të një nxitësi molekular in vivo. Bioteknologji Natyra. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
