Nanodeeltjes van zinkoxide. Met dank aan National Institutes of Health.
Dus we zijn 42 jaar in de oorlog tegen kanker, en terwijl de vijand formidabel blijft, verschuift onze strategie naar nog een andere fase. We hebben het equivalent van hand-tot-hand gevechten - chirurgie - tapijtbombardementen - straling - en chemische oorlogvoering - chemotherapie meegemaakt.
Nu gaat het gevecht over heimelijkheid. In plaats van je te concentreren op het wegblazen van kankercellen, of ze te vergiftigen, zul je eerder kankerwetenschappers horen praten over 'Trojaanse paarden' of 'cloaking-strategieën' of 'het bedriegen' van het immuunsysteem. Het zijn allemaal plooien op celniveau die via nanomedicine zijn uitgebroed - medische behandeling die heel, heel klein is geworden. Hoe klein? Op nanoniveau zouden ongeveer 5000 deeltjes zo breed zijn als een mensenhaar.
Wij zijn niet de vijand
Oké, dus we zijn hier voorbij begrip. Maar laten we niet op maat hangen; laten we ons concentreren op bedrog.
Het nieuwste voorbeeld van microscopische bedrog werd vorige week aan de hand van een paper van onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania aangelegd. Een van de meest aantrekkelijke aspecten van nanomedicine is dat het wetenschappers in staat stelt medicijnen rechtstreeks aan een tumor af te leveren in plaats van het hele lichaam te overspoelen met chemotherapie. Helaas ziet het immuunsysteem de nanodeeltjes als indringers en probeert het ze op te ruimen voordat ze aan de tumorcellen kunnen werken.
De kunst was om de 'schildwachtcellen' van het immuunsysteem van het lichaam te laten denken dat de geneesmiddelenafgifte nanodeeltjes inheemse cellen waren, dat ze geen indringers waren. De onderzoekers deden dit door aan elk nanodeeltje een eiwit te hechten dat in elk celmembraan aanwezig is. En simpel gezegd, het stuurde een 'eet me niet'-bericht naar de bewakingscellen van het lichaam.
Het resultaat, althans bij muizen, is dat deze techniek het succespercentage van twee verschillende soorten nanodeeltjes drastisch verbeterde - een die tumor-krimpende medicijnen afleverde en een gevuld met kleurstof die artsen zou helpen om beelden van kankercellen vast te leggen.
Ondertussen kondigden wetenschappers van het Methodist Hospital Research Institute in Houston eerder dit jaar aan dat ze hun eigen manier hadden gevonden om nanodeeltjes het immuunsysteem voor de gek te houden. Ze ontwikkelden een procedure om de membranen fysiek uit actieve witte bloedcellen te verwijderen en over nanodeeltjes te draperen. En die "cloaking-strategie" was voldoende om te voorkomen dat eiwitten die het immuunsysteem activeren hun werk doen en opdracht geven om de indringers af te weren. De onderzoekers geloven dat het ooit mogelijk zal zijn om de eigen witte bloedcellen van een patiënt te oogsten en deze te gebruiken om de nanodeeltjes te verbergen, waardoor het veel waarschijnlijker is dat ze hun doel bereiken zonder aangevallen te worden.
Hoe magisch dit ook klinkt, nanomedicine is niet zonder risico. Er moet nog veel meer onderzoek worden gedaan naar de langetermijnimpact van nanodeeltjes in het lichaam. Kunnen ze zich ophopen in gezonde lichaamsweefsels? En als ze dat doen, welk effect zou het hebben? Kunnen die kleine deeltjes die nu zo beloftevol lijken, uiteindelijk giftig worden?
Nog steeds veel vragen over nanomedicine, maar het voelt meer als een antwoord.
Koetjes en kalfjes
Hier zijn zes andere manieren waarop klein denken geneeskunde vooruit helpt:
1) Maar verwijder eerst alle sieraden: aan de Universiteit van Minnesota experimenteren wetenschappers met nanodeeltjes en magneten om longkanker te bestrijden. Ze hebben een aerosol-inhalator ontwikkeld die een patiënt met een paar keer diep ademhalen in zijn of haar longen kan trekken. En dat draagt ijzeroxide nanodeeltjes naar tumoren in de longen. Door vervolgens een magneet buiten het lichaam te zwaaien, kunnen ze de deeltjes agiteren zodat ze voldoende opwarmen om kankercellen rondom hen te doden.
2) Een nieuw shell-spel : Een team van ingenieurs bij UCLA heeft kleine capsules ontwikkeld - ongeveer de helft van de kleinste bacterie - die eiwitten naar kankercellen kunnen transporteren en de groei van tumoren kunnen belemmeren. En de schaal op nanoschaal degradeert onschadelijk in niet-kankercellen.
3) Gold's dwaas: En in Noordwest, zeggen onderzoekers dat ze een manier hebben gevonden om gouden nanodeeltjes te gebruiken om lymfoom effectief te bestrijden. Ze houden de lymfoomcellen voor de gek door te denken dat ze high-density lipoprotein (HDL) bevatten, die de cellen nodig hebben om te overleven. De gouden nanodeeltjes binden aan de kankercellen en verhongeren ze van cholesterol.
4) Veel beter dan Krazy Glue : in Duitsland hebben wetenschappers een pasta uit nanodeeltjes uitgevonden waarvan ze zeggen dat gebroken botten zichzelf sneller kunnen herstellen. De pasta bevat twee groeifactorgenen die cellen binnendringen en botgenezing versnellen.
5) Helaas kan het je niet helpen medicijnen te vinden die je op de grond hebt laten vallen: technisch gezien geen nanomedicine, zou een kleine slimme pil die kan volgen of mensen hun medicijnen correct innemen, binnenkort op de markt kunnen zijn. Vorig jaar goedgekeurd door de FDA, bevat de pil een kleine sensor die reageert op maagvloeistof en een signaal naar een pleister op het lichaam stuurt. Samen met een echt medicijn verzendt de slimme pil informatie over het andere medicijn, vooral wanneer het werd ingenomen, naar een smartphone. Maar het verzendt ook fysiologische gegevens, waaronder hartslag en activiteitsniveau.
6) Lichaamswarmte is slecht geworden: In dezelfde zin zijn brandweerlieden in Australië begonnen met het nemen van een kleine capsule om hen te beschermen tegen hitte. Sensoren in de pil kunnen hun lichaamstemperatuur in realtime opnemen en die gegevens doorgeven aan een smartphone. En dat heeft geleid tot veranderingen in de werkpatronen van brandweerlieden, inclusief de tijdsduur dat ze worden blootgesteld aan brand.
Videobonus: nog steeds niet duidelijk over nanomedicine? Hier is een TED-lezing over hoe het wordt gebruikt om kanker te bestrijden door Mark Davis, een vooraanstaand expert op dit gebied en een chemisch ingenieur aan het California Institute of Technology.
Meer van Smithsonian.com;
Geneeskunde wordt klein
Nieuw apparaat kan massa van één molecuul meten
