Glioblastoma multiforme (GBM) är en aggressiv hjärntumör som sprider sig längs hjärnans vita substanser. Nu har forskare vid University of Fukui, Japan, lyckats konstruera nanofibrer som efterliknar hjärnan som kan stoppa dem från att spridas. Kredit:American Chemical Society
Hjärncancer är svår att begränsa och är ofta resistent mot konventionella behandlingsmetoder. Att förutsäga tumörcellers beteende kräver en bättre förståelse av deras invasionsmekanism. Nu har forskare från University of Fukui, Japan, använt nanofibrer med hög densitet som efterliknar hjärnans mikromiljö för att fånga dessa tumörceller, vilket öppnar dörrar till nya terapeutiska lösningar för aggressiv hjärncancer.
Vår kropp läker sina skador genom att i huvudsak ersätta skadade celler med nya celler. De nya cellerna migrerar ofta till platsen för skadan, en process som kallas cellmigration. Men onormal cellmigration kan också underlätta transporten och spridningen av cancerceller i kroppen. Glioblastoma multiforme (GBM) är ett sådant exempel på en mycket invasiv hjärntumör som sprids via migration av tumörcellerna. Frekvensen med vilken sådana tumörceller sprids och växer gör konventionella tumörborttagningsmetoder ineffektiva. Dessutom är alternativ som strålbehandling och kemoterapi skadliga för friska celler och orsakar negativa effekter. För att utveckla förbättrade terapeutiska strategier är en exakt förståelse av invasionsmekanismen hos GBM-celler nödvändig.
En alternativ behandlingsstrategi i övervägande innebär att fånga de migrerande tumörcellerna. Det visar sig att cellmigration dikteras av strukturen och orienteringen av den extracellulära matrisen (ECM) – fibrösa strukturer som omger cellerna. Genom att konstruera liknande strukturer av önskade geometrier är det därför möjligt att utöva kontroll över migreringsprocessen.
Nu, i en studie publicerad i ACS Applied Bio Materials , forskare från University of Fukui, Japan, har designat en plattform baserad på nanofibrer som liknar ECM för att undersöka deras effekt på GBM-celler. "Vi tillverkade ett nanofibröst ark där fiberdensiteten ändras gradvis från ände till ände med en teknik som kallas 'elektrospinning' och genomförde ett odlingsexperiment av hjärntumörceller", säger Dr Satoshi Fujita, som ledde studien.
Forskarna observerade tydliga skillnader i cellrörelser i nanofibrer med olika densiteter. De fann att de tätare fibrerna främjade bildandet av fokala adhesionskluster i cellerna som resulterade i en långsammare cellmigration.
Genom att dra fördel av denna negativa korrelation mellan cellrörelser och fiberdensitet kunde forskarna kontrollera och styra migrationen av celler genom att designa ett nanofibröst ark med stegvis varierande densiteter. Genom att arrangera fibrerna i en hög-till-låg densitetskonfiguration kunde de begränsa rörelsen av celler eftersom de flesta av dem fångades i högdensitetszonerna. Å andra sidan hade en konfiguration med låg till hög densitet motsatt effekt och uppmuntrade migration.
Dessutom märkte de att luckorna mellan zonerna hindrade cellmigration, vilket ledde till att celler fångades i högdensitetszonerna. Denna enkelriktade migration observerades för första gången och forskarna döpte den till cellinfångning, efter fisk- och insektsfällor som får deras byte att färdas i en enda riktning innan de fångas in det.
"Studien visar möjligheten att fånga migrerande celler med elektrospunna nanofibrer som efterliknar hjärnans mikromiljö", kommenterar Dr. Fujita.
Teamet är entusiastiska över framtidsutsikterna för deras nanofiberbaserade plattform. "Den är tillgänglig för design av ställningsmaterial, som är grunden för regenerativ medicin, i kombination med olika fiberbearbetningsteknologier och materialytbehandlingsteknologier. Detta kan leda till utvecklingen av praktiska tillämpningar av regenerativa läkemedel", säger Dr Fujita , "Dessutom kan den användas som bearbetningsteknik för kulturbärare för effektiv produktion av biologiska läkemedel inklusive proteiner, antikroppar och vacciner." + Utforska vidare
