(PhysOrg.com) - University of Floridas forskare har utvecklat en ny nanopartikel som kan förbättra cancerupptäckt och läkemedelsleverans. Partikeln, kallas en "micell" och består av ett kluster av molekyler som kallas aptamerer, känner lätt igen tumörer och binder starkt till dem. Den har också egenskaper som gör att den lätt kan komma in i celler för intracellulära studier och läkemedelsleverans.
"Det är viktigt, eftersom vi kunde fästa en drog till aptameren så att drogen kunde komma in i en cell, sade Yanrong Wu, som nyligen avslutade sin doktorsforskning vid UF. Wu var den första författaren till en artikel som beskrev fynden i januari i Förfaranden från National Academy of Sciences .
Genom att tillåta mer målinriktad behandling av sjuka celler, micellerna skulle bidra till att minska skador på friska celler även med stora doser kemoterapi. Nuvarande metoder förstör ofta normala celler samtidigt som de försöker döda tumörceller.
I biologiska studier, molekyler som kallas "sonder" har egenskaper som gör att de kan upptäcka andra molekyler eller organismer av intresse, såsom virus. Jämfört med befintliga sonder som antikroppar, aptamererna erbjuder fördelar när det gäller enkel produktion och identifiering, snabbare svarstid och mycket lägre molekylvikt.
Aptamers, micellernas byggstenar, är korta enkla DNA-strängar som kan känna igen andra molekyler baserat på viss kemisk konformation.
I tidigare läkemedelstillförseltest, aptamerer på egen hand kunde bara fästa begränsade läkemedelsmolekyler och ibland kunde de inte effektivt känna igen tumörceller, så UF-forskare konstruerade om molekylen för att förbättra dess användbarhet i biomedicinska studier i den vattniga miljön inuti kroppen.
De förvandlade effektivt aptamermolekylerna till en kombination av molekylär igenkänning och läkemedelstillförsel som eskorterar vattenolösliga föreningar såsom läkemedel till celler genom att kapsla in dem i en vattenlöslig struktur.
Att göra så, laget, leds av Weihong Tan, V.T. och Louise Jackson professor i kemi vid College of Liberal Arts and Sciences och professor i fysiologi och funktionell genomik vid UF College of Medicine, fäst en "vattenhatande" - eller hydrofob - svans till aptamererna. De nya molekylerna samlas för att bilda en micell genom att stoppa ihop sina vattenhatande svansar, exponerar endast den "vattenälskande" - eller hydrofila - delen av strukturen. På det sättet, micellen kan skydda vattenolösliga ämnen som läkemedel i dess centrum, och hjälpa till att föra in dem i cellerna.
"Det var en slags smygsituation där cellen bara ser den hydrofila delen, men inuti, läkemedlet finns i den hydrofoba delen, sa Nick Turro, William P. Schweitzer professor i kemi vid Columbia University, som inte var inblandad i studien. "Detta öppnar ett antal vägar som inte var tillgängliga tidigare."
I tester som efterliknar fysiologiska tillstånd, micellerna var mer känsliga än de molekylära sonderna enbart. Micellen band starkare till målceller. Det kan leda till enklare och tidigare upptäckt av biomarkörer för sjukdomar som cancer.
"När du pratar om diagnos, dessa aptamerer i miceller kommer att ha en mycket högre signal än enskilda aptamerer, så vi kanske kan upptäcka mycket små mängder av ämnet vi testar för, sa Tan, också medlem av UF Genetics Institute, UF Shands Cancer Center och Moffitt Cancer Center and Research Institute.
Micellstrukturerna kan också visa sig användbara för att mer exakt bestämma hur mycket sjuk vävnad som finns kvar efter kemoterapi eller operation.
Nu när forskarna har visat micellens förmåga att binda under simulerade fysiologiska tillstånd, nästa steg blir att testa det i riktiga tumörer.
