纳米机器人寻找并摧毁肿瘤

在纳米重大进步,亚利桑那州立大学(ASU)科学家,与国家纳米科学中心的研究人员合作和技术(NCNST),中国科学院已经成功编程纳米机器人缩小肿瘤通过切断他们的血液供应。

“我们已经开发出第一个全自动DNA机器人系统为一个非常精确的药物设计和有针对性的癌症治疗,”郝Yan说,亚利桑那州立大学生物设计研究所的中心主任分子设计仿生学和弥尔顿•格里克在分子科学学院教授。

“此外,这项技术是一个策略,可用于许多类型的癌症,因为所有固体行为学血管本质上是相同的,“燕说。

技术的成功演示,首开先河的研究在哺乳动物中利用乳腺癌,黑色素瘤、卵巢癌和肺癌小鼠模型,发表在《华尔街日报》自然生物技术(DOI: 10.1038 / nbt.4071)。

寻找并摧毁

燕是一个领域的专家DNA折纸,这在过去的二十年里,开发了原子尺度的“制造建造更多和更复杂的结构。

砖块建造他们的结构来自于DNA,可self-fold成各种各样的形状和大小————在一个规模小于人类头发的宽度一千倍————有一天的希望彻底改变计算、电子和医药。

有一天可能会比预期的快一点。

纳米医学是医学的一个新的分支,旨在结合纳米技术的承诺为治疗开辟全新的途径,如微小,研制纳米诊断和治疗困难的疾病,特别是癌症。

直到现在,挑战推进纳米医学一直是困难的,因为科学家们想设计、构建和小心地控制纳米机器人,积极寻找和摧毁癌细胞,而不伤害健康细胞。

国际研究小组的研究人员克服了这个问题通过使用一个看似简单的策略非常有选择性地寻求和饿死肿瘤。

这项工作开始大约5年前。NCNST研究者首先要明确截止诱导肿瘤血液供应的凝血高在多个实体肿瘤治疗疗效和安全性配置文件使用基于dna的人们。郝教授严的技能升级纳米设计是一个完全可编程的机器人系统,能够执行其使命完全靠自己。

“这些纳米机器人可以通过编程运输分子有效载荷,导致现场肿瘤血液供应障碍,从而导致组织死亡和缩小肿瘤,”宝泉丁说,NCNST教授,坐落在北京,中国。

纳米机器人可以拯救

执行他们的研究中,科学家们利用了一个众所周知的小鼠肿瘤模型,在人类癌症细胞注入小鼠诱导侵略性的肿瘤的生长。

一旦肿瘤增长,纳米机器人被部署来救援。

每个nanorobot是由一个平面,矩形DNA折纸片,90纳米60纳米大小。一个关键的凝血酶,称为凝血酶,是附着在表面。

凝血酶可以阻止肿瘤内血液流动凝结血液血管,肿瘤的生长,造成一种肿瘤mini-heart攻击,导致肿瘤组织死亡。

首先,平均四凝血酶分子DNA支架连接到持平。接下来,平板自动弯折像是一张纸变成一个圆空心管。

他们与静脉注入老鼠,然后在血液流通,归航的肿瘤。

编程的关键nanorobot,只有攻击癌症细胞是包括一个特殊的负载在其表面,称为DNA适体。DNA适体可以专门针对一种蛋白质,叫做nucleolin,只在大量肿瘤内皮细胞表面的表面——没有找到健康的细胞。

一旦绑定到肿瘤血管表面,nanorobot编程,像臭名昭著的特洛伊木马,货物交付其毫无戒心的药物在肿瘤的核心,将酶凝血凝血酶是关键。

纳米机器人工作快,聚集大量快速肿瘤周围几个小时后注射。

平安设计

首先,研究小组表明,纳米机器人在缩小肿瘤安全、有效。

“nanorobot证明是安全的和惰性用于正常小鼠免疫,巴马小型猪,没有检测到正常凝血或细胞形态学的变化,“Yuliang赵说,还NCNST教授、首席科学家的国际合作团队。

最重要的是,没有证据表明纳米机器人的蔓延到大脑,它可能导致不必要的副作用,如中风。

“纳米机器人是绝对安全的小鼠和正常组织的大型动物,“说Guangjun聂,另一个教授NCNST和协作团队的关键成员。

治疗阻止肿瘤血液供应和生成肿瘤组织损伤在24小时内对健康组织而没有影响。攻击肿瘤后,大部分的纳米机器人被清除,24小时后从身体退化。

了两天,有先进的血栓形成的证据,3天,观察肿瘤血管血栓。

关键是要引发凝血酶只有当它在肿瘤血管。在黑色素瘤小鼠模型,3的8老鼠收到nanorobot治疗肿瘤显示完整的回归。翻了一倍多,平均存活时间从20.5到45天。

他们也尝试他们的系统的测试主要小鼠肺癌模型,模拟人类肺癌患者的临床课程。他们表现出收缩2周治疗后的肿瘤组织。

非常小的科学大

燕,重要的研究的里程碑代表纳米结束的开始。

“凝血酶交付DNA nanorobot构成应用程序中的一个重大进步的DNA纳米技术对癌症治疗,“燕说。“黑色素瘤小鼠模型,nanorobot不仅影响原发肿瘤,也防止转移的形成,表现出有前途的治疗潜力。”

燕和他的同事正积极追求临床合作伙伴进一步发展这一技术。

“我认为我们更接近真正的实用技术的医学应用,“燕说。“组合不同的理性设计纳米机器人携带各种代理可能有助于实现癌症研究的终极目标:根除实体肿瘤,血管浸润转移。此外,当前的策略可以作为药物开发交付平台修改治疗其他疾病的纳米结构的几何形状、目标群体和装载的货物。”

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