Hur nanopartiklar kan driva spridningen av cancer
Ny forskning visar att vissa nanomaterial som forskare använder för att bekämpa cancer kan ha motsatt effekt: att hjälpa tumörer att spridas. Resultaten avslöjar varför detta kan inträffa och föreslår ett sätt för oss att göra denna risk till en terapeutisk fördel.
Nanoteknik har nyligen framstått som en innovativ väg för behandling av cancer.
Till exempel har vissa forskare tagit fram nanopartiklar av guld som kan "söka upp" cancerceller och pulverisera dem inifrån.
Andra har dock använt nanokapslar för att leverera koncentrerade läkemedel på ett extremt exakt sätt och undviker de biverkningar som konventionell kemoterapi kan orsaka.
Men vad är dessa "nanokarriärer" gjorda av, och kan det material som forskare använder i nanomedicin hjälpa, snarare än att hindra spridningen av cancer?
Forskare använder oftast guld, titandioxid, silver och kiseldioxid bland annat för terapeutiska ändamål.
Men ny forskning - vars resultat nu visas i tidskriften Natur nanoteknik - föreslår att dessa nanomaterial kan underlätta spridningen av cancerceller genom att öka klyftan mellan blodkärlsceller och låta cancerceller migrera lättare till nya platser.
Forskare vid National University of Singapore (NUS) nära Clementi nådde denna slutsats efter att ha studerat flera modeller av bröstcancer hos gnagare.
Fei Peng, från Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik vid NUS tekniska fakulteten, är den första författaren till uppsatsen.
Peng och kollegor kallade fenomenet ”nanomaterialinducerad endotelläckage” (NanoEL). I sin artikel föreslår de också nya sätt på vilka läkemedelsutvecklare kan använda denna upptäckt för att utveckla effektivare behandlingar för cancer och andra tillstånd.
Nanopartiklar kan påskynda utvecklingen av cancer
Peng och team fann att NanoEL påskyndar rörelsen av cancerceller från den ursprungliga tumörplatsen till nya platser och hjälper cancerceller som redan är i rörelse att undvika blodcirkulationen.
David Leong, docent vid institutionen för kemisk och biomolekylär teknik vid NUS tekniska fakulteten, är en av ledarna för studien.
Han förklarar betydelsen av dessa resultat och sa: ”För en cancerpatient är den direkta innebörden av våra resultat att långvarig, redan existerande exponering för nanopartiklar - till exempel genom vardagliga produkter eller miljöföroreningar - kan påskynda cancerprogression, även när nanomedicin administreras inte. ”
Nanopartiklar kan ofta finnas i bearbetade livsmedel och kosmetiska produkter som krämer och lotioner.
"Samspelet mellan dessa små nanomaterial", fortsätter Leong, "och de biologiska systemen i kroppen måste tas i beaktande under utformningen och utvecklingen av cancer-nanomedicin."
"Det är avgörande," tillägger han, "för att säkerställa att nanomaterialet som levererar cancerläkemedlet inte också oavsiktligt accelererar tumörprogression."
"När nya genombrott inom nanomedicin utvecklas måste vi samtidigt förstå vad som får dessa nanomaterial att utlösa oväntade resultat."
David Leong
Från fiende till vän
Studieförfattarna förklarar också att vi kan utnyttja samma mekanism som kan representera en sårbarhet vid cancerbehandling och driva tumörspridning för att uppnå exakt motsatt effekt.
Att göra blodkärlen läckare, säger de, kan också underlätta tillgången till kemoterapidroger eller stamceller till skadad vävnad.
"Vi undersöker för närvarande användningen av NanoEL-effekten", säger Leong, "för att förstöra omogna tumörer när det finns små eller inga läckande blodkärl för att leverera cancerläkemedel till tumörerna."
"Vi måste trampa den här fina linjen mycket noggrant och optimera hur lång tid tumörerna exponeras för nanopartiklarna", tillägger han. "Detta kan göra det möjligt för forskare att rikta in sig på källan till sjukdomen innan cancercellerna sprids och bli ett mycket eldfast problem."
Förutom cancer kan det också vara möjligt att tillämpa resultaten på andra tillstånd som involverar skadade organ och vävnader.
Studieledare Han Kiat Ho, avdelningen för farmaci vid NUS naturvetenskapliga fakulteten, förklarar ytterligare.
Enligt honom kan NanoEL ”också utnyttjas under andra förhållanden där ett läckande fel är en nyckelfunktion. Till exempel kan organskador som leverfibros orsaka överdriven ärrbildning, "säger han," vilket resulterar i en förlust av läckage som minskar inträdet av näringstillförsel via blodkärlen. "
