Forskare vid University of Georgia utvecklar en ny behandlingsteknik som använder nanopartiklar för att programmera om immunceller så att de kan känna igen och attackera cancer. Resultaten publicerades nyligen i den tidiga onlineupplagan av ACS Nano .

Människokroppen verkar under ett konstant tillstånd av krigslagar. Den främsta bland de tillsynsmyndigheter som anklagas för att upprätthålla ordning är immunförsvaret, ett komplext nätverk som letar upp och förstör de horder av invaderande bakterier och virus som hotar det organiska samhället i sitt arbete.

Immunförsvaret är bra på sitt jobb, men det är inte perfekt. De flesta cancerceller, till exempel, kan undvika upptäckt av immunsystemet eftersom de så mycket liknar normala celler, lämnar cancercellerna fria att föröka sig och växa till livshotande tumörer medan kroppens enda beskyddare förblir omedvetna.

Shanta Dhar och hennes kollegor ger immunförsvaret ett uppsving genom sin forskning.

"Det vi arbetar med är specifikt inriktat på bröstcancer, sa Dhar, studiens medförfattare och en biträdande professor i kemi vid UGA Franklin College of Arts and Sciences. "Vårt papper rapporterar för första gången att vi kan stimulera immunsystemet mot bröstcancerceller med mitokondrierriktade nanopartiklar och ljus med hjälp av en ny väg."

I sina experiment, Dhar och hennes kollegor exponerade cancerceller i en petriskål för specialdesignade nanopartiklar 1, 000 gånger finare än bredden på ett människohår. Nanopartiklarna invaderar cellen och penetrerar mitokondrierna - de organeller som är ansvariga för att producera den energi som en cell behöver för att växa och replikera.

De aktiverade sedan nanopartiklarna inuti cancercellerna genom att exponera dem för ett vävnadsgenomträngande laserljus med lång våglängd. När den väl har aktiverats, nanopartiklarna stör cancercellens normala processer, så småningom leder till dess död.

De döda cancercellerna samlades in och exponerades för dendritiska celler, en av kärnkomponenterna i det mänskliga immunsystemet. Det som forskarna såg var anmärkningsvärt.

"Vi kan potentiellt övervinna några av de traditionella nackdelarna med dagens dendritiska cellimmunterapi, sa Sean Marrache, en doktorand i Dhars labb. "Genom att rikta nanopartiklar till mitokondrierna i cancerceller och exponera dendritiska celler för dessa aktiverade cancerceller, vi fann att de dendritiska cellerna producerade en hög koncentration av kemiska signaler som de normalt inte producerar, och dessa signaler har traditionellt sett varit viktiga för att producera effektiv immunstimulering."

Dhar tillade att "dendritiska celler kände igen cancern som något främmande och började producera höga nivåer av interferon-gamma, som varnar resten av immunförsvaret för en främmande närvaro och signalerar att det ska attackera. Vi använde i princip cancern mot sig själv."

Hon varnar för att resultaten är preliminära, och tillvägagångssättet fungerar bara med vissa former av bröstcancer. Men om forskare kan förfina processen, denna teknik kan en dag fungera som grunden för ett nytt cancervaccin som används för att både förebygga och behandla sjukdomar.

"Vi hoppas särskilt att denna teknik kan hjälpa patienter med avancerad metastaserande sjukdom som har spridit sig till andra delar av kroppen, sa Dhar, som också är medlem i UGA Nanoscale Science and Engineering Center, Cancer Center och Center for Drug Discovery.

Om processen skulle bli en behandling, läkare kunde biopsiera en tumör från patienten och döda cancercellerna med nanopartiklar. De kunde sedan producera aktiverade dendritiska celler i bulkmängder i labbet under kontrollerade förhållanden innan cellerna injicerades i patienten.

Väl i blodomloppet, de nyligen aktiverade cellerna skulle uppmärksamma immunsystemet på cancerns närvaro och förstöra den.

"Det här är de saker vi nu kan göra med nanoteknik, "Dhar sa. "Om vi ​​kan förfina processen ytterligare, vi kanske kan använda liknande tekniker mot andra former av cancer också."