Forskare har funnit att bläckfiskbläck - en svart suspension som sprayas av bläckfisk för att avskräcka rovdjur - innehåller nanopartiklar som kraftigt hämmar tillväxten av cancertumörer hos möss. Nanopartiklarna består till största delen av melanin i vikt, tillsammans med aminosyror, monosackarider (enkla sockerarter), metaller, och andra föreningar. Forskarna visade att nanopartiklarna modifierar immunfunktionen i tumörer, och i kombination med bestrålning, kan nästan helt hämma tumörtillväxt.

Forskarna, ledd av Pang-Hu Zhou vid Renmin-sjukhuset vid Wuhan University och Xian-Zheng Zhang vid kemiavdelningen vid Wuhan University, har publicerat en artikel om förmågan hos nanopartiklar från bläckfiskbläck att hämma tumörtillväxt i ett färskt nummer av ACS Nano .

"Vi hittade naturliga nanopartiklar från bläckfiskbläck med god biokompatibilitet som effektivt kan uppnå tumörimmunterapi och fototermisk terapi samtidigt, " berättade Zhang Phys.org . "Detta fynd kan inspirera till mer utforskning av naturliga material för medicinska tillämpningar."

Tumörimmunterapi går ut på att bekämpa cancer genom att stimulera kroppens eget immunförsvar. En strategi är att rikta in sig på leukocyter, eller vita blodkroppar. Makrofager är den dominerande leukocyten som finns i vissa tumörer, och de kan ha en av två former:M1 eller M2. M1-fenotypen uppslukar och förstör tumörceller genom processen med fagocytos och med aktivering av T-celler (andra vita blodkroppar). I M2-fenotypen, å andra sidan, denna immunfunktion undertrycks, tillåter tumörtillväxt att fortsätta okontrollerat. I tumörmiljöer, M2-fenotypen är nästan alltid fler än M1-fenotypen.

Nyligen, forskare har arbetat med utvecklingen av små molekyler och antikroppar som kan omvandla protumor M2 makrofager till antitumor M1 makrofager. På samma gång, de designar nanopartiklar som fototermiska medel som, när de utsätts för bestrålning, lokalt förstöra cancerceller genom termisk ablation. Dessa medel kan integreras i syntetiserade nanopartiklar, och sedan potentiellt administrerat till patienter. En av nackdelarna, dock, är att dessa syntetiska nanopartiklar är dyra och kräver komplicerade beredningsmetoder.

På grund av dessa kostnader, vissa forskare har vänt sig till naturen för alternativ. Tidigare forskning har visat att vissa naturliga föreningar, inklusive de som finns i brunalger och vissa bakterier, innehåller polysackarider som har förmågan att programmera om makrofager från M2-typ till M1-typ.

I den nya tidningen, forskarna fann att nanopartiklar av bläckfiskbläck, som är sfäriska och cirka 100 nm i diameter, har också denna förmåga. Efter att ha bekräftat biokompatibiliteten för dessa nanopartiklar, forskarna utförde flera experiment båda in vitro med tumörceller och in vivo med tumördrabbade möss. I den in vitro experiment, forskarna fann att bestrålning av nanopartiklar med nära infraröd bestrålning dödade cirka 90 % av tumörcellerna, även om nanopartiklarna uppvisade nästan ingen cytotoxicitet utan bestrålning. Forskarna förklarade att den höga melaninhalten i nanopartiklarna spelar en nyckelroll i bestrålningsprocessen, eftersom melanin har en inneboende god fototermisk omvandlingsförmåga.

Hos möss, nanopartikelbehandling visade sig vara effektiv både ensam och i kombination med bestrålning, även om bestrålning förbättrade resultatet ytterligare. Bioluminiscerande avbildning avslöjade att behandlade möss uppvisade signifikant lägre tumörbioluminescens jämfört med kontroller, vilket tyder på kraftigt minskade metastaser på inre organ. Möss behandlade med både nanopartiklar och bestrålning uppvisade en nästan fullständig hämning av tumörtillväxt.

Genom att utföra en genanalys, forskarna identifierade 194 differentiellt uttryckta gener involverade i immunfunktioner som var associerade med regleringen av det inflammatoriska svaret och celldöd, och som antingen upp- eller nedreglerades av behandlingen. Analysen indikerade att en viss signalväg är ansvarig för omvandlingen av M2-makrofager till M1-makrofager. Denna mekanism leder inte bara till fagocytos av tumörceller, men stimulerar också immunsystemet att producera olika antitumörfaktorer, som alla spelar en roll för att hämma tumörtillväxt.

I framtiden, forskarna planerar att utforska andra naturliga material som har anti-cancer egenskaper.

"Vårt forskarlag studerar för närvarande den biomedicinska potentialen hos naturliga material som hår, bläckfisk bläck, bakterie, svampar, och även cellerna i människokroppen som en terapeutisk läkemedelsbärare, ", sa Zhang. "Genom att hämta inspiration från naturen och dra nytta av dess egna egenskaper, vi förväntar oss att hitta värdefull forskning som kommer att ge nya och effektiva lösningar för behandling av kliniska sjukdomar."

© 2019 Science X Network