Sinkoksid-nanopartikler. Med tillatelse fra National Institutes of Health.
Så vi er 42 år inn i krigen mot kreft, og mens fienden forblir formidabel, skifter strategien vår inn i enda en fase. Vi har vært gjennom ekvivalent med hånd-til-hånd bekjempelse - kirurgi - teppebombing - stråling - og kjemisk krigføring - cellegift.
Nå handler kampen om stealth. I stedet for å konsentrere seg om å sprenge bort kreftceller eller forgifte dem, er det mer sannsynlig at du hører kreftforskere snakke om "trojanske hester" eller "kloakningsstrategier" eller "lure" immunforsvaret. Alle er cellenivåer som klekkes gjennom nanomedisin - medisinsk behandling har gått veldig, veldig lite. Hvor liten? På nanonivå ville omtrent 5000 partikler være like brede som et menneskehår.
Vi er ikke fienden
OK, så vi er i utenfor territoriet som er en forståelse her. Men la oss ikke henge på størrelse; la oss fokusere på bedrag.
Det siste eksemplet på mikroskopisk lureri ble lagt ut i forrige uke et papir fra forskere ved University of Pennsylvania. Et av de mest tiltalende aspektene ved nanomedisin er at det gjør det mulig for forskere å levere medisiner direkte til en svulst i stedet oversvømme hele kroppen med cellegift. Dessverre ser immunsystemet på nanopartiklene som inntrengerne og prøver å fjerne dem før de kan gå på jobb med tumorcellene.
Trikset var å få “vaktpostcellene” i kroppens immunforsvar til å tro at de medikamentleverende nanopartiklene var innfødte celler, at de ikke var inntrengere. Forskerne gjorde dette ved å feste til hver nanopartikkel et protein som er til stede i hver cellemembran. Og ganske enkelt, den sendte ut en "ikke spis meg" -melding til kroppens vaktceller.
Resultatet, i det minste hos mus, er at denne teknikken forbedret suksessraten for to forskjellige typer nanopartikler dramatisk - en som leverte svulmende krympende medisiner og en fylt med fargestoff som ville hjelpe legene til å fange bilder av kreftceller.
I mellomtiden kunngjorde forskere ved Methodist Hospital Research Institute i Houston at de hadde funnet sin egen måte å la nanopartikler lure immunforsvaret. De utviklet en prosedyre for fysisk å fjerne membranene fra aktive hvite blodlegemer og drapere dem over nanopartikler. Og den "kloakningsstrategien" var nok til å forhindre proteiner som aktiverer immunforsvaret fra å gjøre jobben sin og beordre den til å avvise inntrengerne. Forskerne tror det en dag vil være mulig å høste en pasients egne hvite blodlegemer og bruke dem til å kappe nanopartiklene, noe som gjør det så mye mer sannsynlig at de kommer til målet uten å bli angrepet.
Så magisk som alt dette kan høres ut, er nanomedisin ikke uten risiko. Mye mer forskning må gjøres på langtidsvirkningen av nanopartikler i kroppen. Kunne de samle seg i sunt kroppsvev? Og hvis de gjør det, hvilken effekt vil det ha? Kan de ørsmå partiklene nå tilsynelatende så fulle av løfter, til slutt bli giftige?
Fortsatt mange spørsmål om nanomedisin, men det føles mer som et svar.
Småprat
Her er seks andre måter å tenke lite fremover medisin fremover:
1) Men først, fjern alle smykker: Ved University of Minnesota eksperimenterer forskere med nanopartikler og magneter for å bekjempe lungekreft. De har utviklet en aerosolinhalant som en pasient kan trekke inn i lungene sine med noen få dype åndedrag. Og som fører nanopartikler av jernoksid til svulster inne i lungene. Ved å vifte med en magnet utenfor kroppen, kan de deretter agitere partiklene slik at de varmes opp nok til å drepe kreftceller rundt dem.
2) Et nytt skallspill : Et team av ingeniører ved UCLA har utviklet bittesmå kapsler - omtrent halvparten av størrelsen på den minste bakterien - som er i stand til å føre proteiner til kreftceller og stimulere veksten av svulster. Og nanoskalens skjell nedbrytes ufarlig i celler som ikke er kreft.
3) Gullens tull: Og på Northwestern sier forskere at de har funnet en måte å bruke nanopartikler i gull for å effektivt bekjempe lymfom. De lurer lymfomcellene til å tro at de inneholder lipoprotein (HDL) med høy tetthet, som cellene trenger for å overleve. Nanopartiklene i gull binder seg til kreftcellene og sulter dem av kolesterol.
4) Veien er bedre enn Krazy Glue : I Tyskland har forskere funnet opp en pasta laget av nanopartikler som de sier kan få ødelagte bein til å reparere seg raskere. Pastaen inneholder to vekstfaktorgener som kommer inn i celler og akselererer beinheling.
5) Alas, det kan ikke hjelpe deg å finne medisiner du droppet på gulvet: Mens det teknisk ikke er nanomedisin, kan en liten smart pille som sporer om folk tar medisinene sine riktig snart være på markedet. Godkjent av FDA i fjor, inneholder pillen en liten sensor som samhandler med magevæske og sender signal til en lapp på kroppens person. Tatt med en ekte medisin, overfører smartpillen informasjon om den andre medisinen, spesielt når den ble inntatt, til en smarttelefon. Men den sender også fysiologiske data, inkludert hjerterytme og aktivitetsnivå.
6) Kroppsvarmen gikk dårlig: På samme måte har brannmenn i Australia begynt å ta en liten kapsel for å beskytte dem mot å bli overvunnet av varme. Sensorer i pillen kan ta kjernetemperaturen i sanntid og videresende dataene til en smarttelefon. Og det har ført til endringer i brannmannskapets arbeidsmønster, inkludert hvor lang tid de blir utsatt for branner.
Videobonus: Fremdeles ikke klart på nanomedisin? Her er en TED-snakk om hvordan den brukes til å bekjempe kreft av Mark Davis, en ledende ekspert på emnet og en kjemisk ingeniør ved California Institute of Technology.
Mer fra Smithsonian.com;
Medisinen går liten
Ny enhet kan måle massen av enkelt molekyl
