Ett team av forskare från New York University har konstruerat proteinmiceller i nanoskala som kan både leverera kemoterapeutiska läkemedel och spåras med magnetisk resonanstomografi (MRT).

Innovationen faller inom kategorin "teranostik, " vilket betyder att det kombinerar diagnostisk förmåga och läkemedelstillförsel, tillåta forskare att administrera terapi samtidigt som de övervakar de terapeutiska framstegen på ett icke-invasivt sätt och drastiskt minskar behovet av kirurgiskt ingrepp.

Teamet leds av NYU Tandon School of Engineering professor i kemisk och biomolekylär teknik Jin Kim Montclare, som säger:"Tänk på analogin med en missil riktad mot ett mål, med det kemoterapeutiska läkemedlet som missil och cancercellerna som mål. Det räcker inte att sikta blint; du måste noggrant spåra missilens framsteg och avgöra i vilken utsträckning den är effektiv."

Hennes forskningsartikel, "Proteinkonstruerade miceller i nanoskala för dynamisk magnetisk resonans och terapeutisk läkemedelsleverans, " publicerades i tidskriften American Chemical Society ACS Nano . Den var medförfattare av radiologidocent Youssef Wadhghiri vid Center for Advanced Imaging Innovation and Research och Center for Biomedical Imaging, båda vid NYU School of Medicine; Lindsay Hill, en student som arbetar med båda professorerna; Priya Katyal, en postdoktor i Montclares labb; Minh Hoang och Zakia Youss, båda forskare som arbetar med Wadhghiri; Joseph Frezzo, Cynthia Xu, och Xuan Xie, alla tidigare studenter i Montclare; och Erika Delgado-Fukushima, en student i hennes labb.

Uppsatsen förklarar att konstruerade proteiner ger en intressant mall för att designa fluor-19 (19F) MRI-kontrastmedel, ändå har framstegen hindrats av fluorets oförutsägbara avslappningsegenskaper. (MRT bygger på att detektera skillnader i avslappningshastigheten för protonerna i vattenmolekyler i vävnad, men det finns tillfällen då hastigheterna inte skiljer sig tillräckligt mellan vävnadstyper för att ge användbar kontrast.)

Som en lösning, Montclare och hennes medförfattare presenterar biosyntesen av en proteinblocksampolymer som innehåller aminosyrabyggstenar med 19F, kallas "fluorerat termoresponsivt sammansatt protein" (F-TRAP), som sätts samman till en nanoskala micell med anmärkningsvärda avbildningsegenskaper tillsammans med förmågan att kapsla in och frigöra små terapeutiska molekyler.

Tidigare, Montclare hade utvecklat ett protein-lipidsystem som kan bära inte bara småmolekylära terapeutiska läkemedel utan nukleinsyror för genterapi samtidigt, som en dubbel nyttolast, för att behandla cancer, diabetes, och andra tillstånd som kräver en mängd olika terapeutiska tillvägagångssätt.

"De framsteg som Jin Montclare har gjort inom proteinteknik exemplifierar Tandon och NYU:s engagemang för samarbete, translationell forskning med potential att positivt påverka vården för otaliga patienter, " sa NYU Tandon Dean Jelena Kovačevi?. "Vi är stolta över att hon effektivt tar itu med problem av så stor medicinsk och samhällelig betydelse."