Kanserle Mücadele Eden Nanorobotlar Tümörleri Arayıp Yok Etmek İçin Programlandı

Fotoğraf : Trombin;  mini kalp krizine sebep olan, doku ölümüne yol açan tümör türlerini besleyen damarların arasında kanı pıhtılaştırarak kan akışına engel olabilir.

Nanotıpta büyük bir ilerleme; Arizona Devlet Üniversitesi (ASU) bilim adamları, Teknoloji ve Nanobilim Ulusal Merkezi (NCNST)’den araştırmacılar ve Çin Bilim Akademisi’nin iş birliğiyle kan akışını keserek tümörü küçülten nanorobotları başarıyla programladılar.

ASU Biodizayn Enstitüsü’nün Moleküler Tasarım ve Biyobenzetim Merkezi Müdürü ve Moleküler Okulu’nda Milton Glick Profesörü olan Hao Yan “Çok hassas bir ilaç tasarımı ve hedefe yönelik kanser terapisi için ilk tam otonom DNA robot sistemini geliştirdik”dedi.

Yan “Dahası, bu teknoloji birçok kanser türü için kullanılabilen bir stratejidir çünkü katı tümörleri besleyen damarlar aslında aynıdır.” diyerek açıklamasını tamamladı.

Meme kanseri, melanom, yumurtalık ve akciğer kanseri fare modellerini kullanan memelilerde yapılan ilk çalışma olan teknolojinin başarılı olduğunun ispatı olarak Nature Biotechnology dergisinde yayınlandı.

Araştırma ve Yok Etme

Yan, son 20 yılda, daha çok kompleks yapılar ve atomik ölçekli üretimi geliştirmiş DNA origamisi alanında uzmandır.

Nanotıp, özellikle kanser gibi zor hastalıkların teşhis edilmesi ve tedavi edilmesi için küçük molekül yapımı nanopartiküller gibi, tedaviler için tamamen yeni yollar açan yeni bir tıp dalıdır.

Şimdiye kadar, nanotıbbın ilerlemesi süreci zor olmuştur çünkü bilim adamları herhangi bir sağlıklı hücre zarar görmeden kanser tümörünü aktif olarak aramak ve yok etmek için nanorobotları tasarlamak, inşa etmek ve kontrol etmek istediler.

Uluslararası araştırmacılar takımı, bu problemi bir tümörün çok seçici bir şekilde araştırılması ve aç bırakılması gibi görünen basit bir strateji kullanarak aştı.

Bu çalışma yaklaşık 5 yıl önce başlatıldı. NCNST Araştırmacıları ilk önce, DNA bazlı nanotaşıyıcılar kullanarak çoklu katı tümörlerde yüksek iyileştirici etki ve güvenli kesit ile kanın pıhtılaşmasını sağlayarak tümöre kan sağlanmasını kesmek istemiştir. Hao Yan’ın uzmanlığı, nanotıp tasarımını tamamen programlanabilir bir robotik sistem haline getirmiş ve misyonunu tamamen kendi başına gerçekleştirmiştir.

Çin, Pekin’de bulunan NCNST’de profesör olan Baoquan Ding “ Bu nanorobotlar, moleküler yükleri taşımak için programlanabilir ve doku ölümüne ve tümörün küçülmesine neden olabilen yerinde tıkanıklıklarına neden olabilir” dedi.

Kurtarmak için Nanorobotlar

Bilim adamları, çalışmalarını uygulamak için, insan kanser hücrelerinin agresif tümör büyümesini tetiklemek üzere bir fareye enjekte edildiği bilinen bir fare tümör modelinden yararlandı.

Önce tümör büyüyorken, nanorobotlar kurtarmak için yerleştirildi.

Her nanobot, düz, dikdörtgen bir DNA origami tabakasından, 90 nanometre ile 60 nanometre boyutunda yapılır. Trombin olarak adlandırılan bir anahtar kan pıhtılaşması enzimi yüzeye bağlanır.

Trombin;  mini kalp krizine sebep olan, doku ölümüne yol açan tümör türlerini besleyen damarların arasında kanı pıhtılaştırarak kan akışına engel olabilir.

İlk olarak, ortalama dört trombin molekülü boş bir DNA yapı iskelesine bağlandı. Daha sonra, düz levha içi boş bir boru yapmak için kendi üzerine bir kağıt kağıdına bir daire içine katlanmıştır.

Bir fare içine bir IV ile enjekte edildiler, daha sonra tüm kan dolaşımı boyunca dolaşıp, tümörleri içine soktular.

Sadece bir kanser hücresine saldıran nanorobotu programlamanın anahtarı, DNA aptamer olarak adlandırılan yüzeyinde bulunan özel yükü içermekti. DNA aptamer, sadece endotelyal hücre tümörünün yüzeyinde yüksek miktarda üretilen nükleolin adı verilen proteini hedef alabilirdi ve hücre yüzeyinde bulunmaz.

Bir kere tümör kan damarı yüzeyine bağlı olarak, kan pıhtılaşmasının anahtarı olan trombin adı verilen bir enzimi ortaya çıkarmak için tümörün tam ortasına masum bir ilacı serbest bırakmak için şüpheli Truva Atı gibi nanorobotlar programlandı.

Nanorobotlar, enjeksiyondan kısa süre sonra çok sayıda tümörün çevresini sardı ve başarılı oldular.

Tehlikesiz ve Sağlıklı Tasarım

İlk ve en önemlis; takım, küçülen tümörde nanorobotların etkili ve güvenli olduğunu gösterdi.

Uluslararası işbirliği takımının bilim adamlarının lideri ve NCNST’de profesör olan Yuliang Zhao” Nanorobotlar, güvenli olduğunu ve hücre morfolojisi ya da normal kan pıhtılaşmasında değişiklik göstermeyen Bama minytür domuzlarında ve normal farelerde kullanmak için immünolojik olarak inert olduğunu kanıtladı.

En önemlisi, inme gibi istenmeyen yan etkilere neden olabileceği beyne yayılan nanobotların kanıtı yoktu.

Uluslararası takımın kilit üyelerinden biri ve NCNST’de diğer bir profesör olan Guangjun Nie “ Nanorobotlar, büyük hayvanlar ve farenin normal dokularında kesinlikle güvenlidir.” Dedi.

Tedavi, sağlıklı dokuları etkilememekle birlikte 24 saat içinde tümör doku hasarını düzeltti ve tümörün kan miktarını durdurdu. Tümöre saldırdıktan sonra, nanorobotların çoğu 24 saat sonra vücuttan temizlendi ve parçalandı.

İki gün içinde, ilerlemiş tromboz kanıtı vardı ve tüm tümör damarlarında 3 gün, trombüs gözlendi.

Anahtar, tümör sadece kan damarlarının içindeyken trombini tetiklemektir. Ayrıca, Melonoma fare modellerinde nanorobot tedavisini alan 8 fareden 3’ü tümörlerin tamamen gerilemesini gösterdi. Ortalama hayatta kalma süresi iki kattan fazla arttı; 20.5 günden 45 güne uzadı.

Ayrıca, sistemlerini akciğer kanseri hastalarının insan klinik seyrini taklit eden bir birincil fare akciğer kanseri modelinde de denediler. 2 haftalık bir tedaviden sonra tümör dokuları küçülme gösterdi.

Çok Küçüklerin Bilimi Büyük Olur

Yan için, önemli çalışmanın dönüm noktası; nanotıp için başlangıcın sonunu temsil etmesidir.

Yan “ Trombin taşınımı yapan DNA nanorobotu kanser terapisi için DNA nanoteknolojisinin uygulamasında büyük bir ilerlemedir. “ ve “ Melonoma model farelerinde nanorobotlar, sadece birincil tümörü etkilemez fakat aynı zamanda metastaz oluşumunu da engelledi” dedi.

Yan ve onun işbirlikçileri, bu teknolojiyi daha da geliştirmek için aktif olarak klinik ortakları takip ediyor.

Yan “Teknolojinin gerçek ve pratik tıbbi uygulamalarına çok daha yakın olduğumuzu düşünüyorum” dedi. “ Farklı tasarlanmış çeşitli nanorobotların birleşimi kanser araştırmalarının nihai amacını gerçekleştirmeye yardımcı olabilir: katı tümörlerin ve vaskülarize metastazların yok edilmesi. Ayrıca bugünkü strateji, nanoyapıların geometrik modifikasyonu olara başka hastalıkların tedavisi için ilaç taşıma platformu olarak geliştirilebilir. “ diyerek açıklamasını tamamladı.

Kaynak : phys.org