Het bestrijden van tumoren met nanorobots

Wetenschappers van de Arizona State University, in samenwerking met onderzoekers van de National Center for Nanoscience and Technology (NCNST), hebben belangrijke vooruitgang geboekt in de nanogeneeskunde. De wetenschappers hebben met succes nanorobots geprogrammeerd om tumoren te verkleinen, door het bloedtoevoer naar de tumoren af te sluiten.

DNA-robotsysteem

Hao Yan, directeur van het ASU Biodesign Institute’s Center for Molecular Design and Biomimetics, stelt dat het voor het eerst gelukt is om een compleet autonoom DNA-robotsysteem te ontwikkelen voor zeer gerichte kankertherapie. De technologie kan voor meerdere soorten kanker gebruikt worden, aangezien alle bloedvaten die vaste tumoren voeden in wezen hetzelfde zijn. De succesvolle demonstratie van de technologie werd voor het eerst gepubliceerd in Nature Biotechnology.
Yan is een expert op het gebied van DNA-origami, een terrein waarin het de afgelopen twee decennia mogelijk is geworden steeds complexere structuren op te zetten. De fundering van deze structuren komt van DNA, wat zich in allerlei vormen en maten kan vouwen. Dit gebeurt op een schaal die duizend keer kleiner is dan de breedte van een mensenhaar.

Nanogeneeskunde

Nanogeneeskunde is een nieuwe tak van geneeskunde waarin men de nanotechnologie wil gebruiken om de weg vrij te maken voor nieuwe behandelingen. Er wordt bijvoorbeeld gewerkt aan minuscule nanodeeltjes die onder andere verschillende vormen kanker kunnen vaststellen en behandelen. Tot nu toe was het gebruik van nanogeneeskunde een grote uitdaging. Wetenschappers wilden een nanorobot ontwikkelen, bouwen en controleren die actief tumoren kon opsporen en vernietigen, zonder daarbij gezonde cellen te beschadigen. Een internationaal team van onderzoekers heeft dit probleem verholpen door simpelweg selectief te zoeken naar tumoren en deze te laten uithongeren.

Tumoren

Voor het onderzoek hebben wetenschappers gebruik gemaakt van een bekend model van muistumoren, waarbij menselijke kankercellen werden geïnjecteerd om agressieve tumorgroei te veroorzaken. Terwijl de tumor aan het groeien was, werden de nanorobots ingezet om de groei tegen te gaan. De nanorobots droegen een enzym genaamd trombine met zich mee. Trombine kan de bloedstroom van de tumor blokkeren door het bloed in de bloedvaten die de tumorgroei voeden te klonteren. Hierdoor krijgt de tumor een soort hartaanval, wat leidt tot de sterfte. Sleutel tot het succes van de nanorobot is de toevoeging van een molecuul dat een speciaal type eiwit kan specificeren. Dit type eiwit, nucleoline, is in grote hoeveelheden aanwezig bij tumorcellen, maar niet bij gezonde cellen. Eenmaal aangekomen bij de het bloedvat van de tumorcel dringt de nanorobot met de trombine door in het hart van de tumor.

Veilig en effectief

In de eerste plaats heeft het onderzoeksteam aangetoond dat de nanorobots veilig zijn, en effectief zijn in het laten krimpen van tumoren. Er bleken geen aantoonbare veranderingen plaats te vinden in de normale bloedstolling en celvorming, aldus Yuliang Zhao. Hij is professor aan het NCNST en een van de leidende onderzoekers van het internationaal samenwerkende team. Het belangrijkste is dat er geen bewijs gevonden is dat de nanorobots zich naar de hersenen begeven waar ze ongewenste bijwerkingen kunnen aanrichten, zoals een beroerte. De behandeling zorgde binnen 24 uur voor schade en een blokkade van bloedtoevoer naar de tumor terwijl er geen effect te vinden was op gezond weefsel. Na de tumor te hebben aangevallen, waren binnen 24 uur de nanorobots weer uit het lichaam verdwenen.