Nanorobot doodt kankercellen bij muizen met verborgen wapen

Onderzoekers van het Karolinska Institutet in Zweden hebben nanorobots ontwikkeld die kankercellen bij muizen doden. Het wapen van de robot is verborgen in een nanostructuur en wordt alleen zichtbaar in de micro-omgeving van de tumor, waardoor gezonde cellen worden gespaard. De studie is gepubliceerd in het journaal Natuur Nanotechnologie.

De onderzoeksgroep van het Karolinska Institutet heeft eerder structuren ontwikkeld die zogenaamde doodreceptoren op het oppervlak van cellen kunnen organiseren, wat leidt tot celdood. De structuren vertonen zes peptiden (aminozuurketens) die in een hexagonaal patroon zijn geassembleerd.

“Dit zeshoekige nanopatroon van peptiden wordt een dodelijk wapen”, legt professor Björn Högberg van de afdeling Medische Biochemie en Biofysica van het Karolinska Institutet uit, die de studie leidde.

“Als je het als medicijn zou toedienen, zou het lukraak cellen in het lichaam gaan doden, wat niet goed zou zijn. Om dit probleem te omzeilen, hebben we het wapen verstopt in een nanostructuur die is opgebouwd uit DNA.”

Een ‘kill switch’ gecreëerd

De kunst van het bouwen van nanoschaalstructuren met DNA als bouwmateriaal wordt DNA-origami genoemd en is iets waar Högbergs onderzoeksteam al jaren aan werkt. Nu hebben ze de techniek gebruikt om een ​​’kill switch’ te creëren die onder de juiste omstandigheden wordt geactiveerd.

“We zijn erin geslaagd het wapen zo te verstoppen dat het alleen kan worden blootgesteld in de omgeving die zich in en rond een solide tumor bevindt”, zegt hij. “Dit betekent dat we een soort nanorobot hebben gecreëerd die specifiek kankercellen kan targeten en doden.”

De sleutel is de lage pH, of zure micro-omgeving die gewoonlijk kankercellen omringt, die het wapen van de nanorobot activeert. In celanalyses in reageerbuizen konden de onderzoekers aantonen dat het peptidewapen bij een normale pH van 7,4 verborgen zit in de nanostructuur, maar dat het een drastisch celdodend effect heeft als de pH daalt naar 6,5.

Verminderde tumorgroei

Vervolgens testten ze het injecteren van de nanorobot in muizen met borstkankertumoren. Dit resulteerde in een reductie van 70 procent in tumorgroei vergeleken met muizen die een inactieve versie van de nanorobot kregen.

“We moeten nu onderzoeken of dit werkt in geavanceerdere kankermodellen die meer lijken op de echte menselijke ziekte”, zegt de eerste auteur van het onderzoek, Yang Wang, onderzoeker bij de afdeling Medische Biochemie en Biofysica, Karolinska Institutet. “We moeten ook uitzoeken welke bijwerkingen de methode heeft voordat deze op mensen kan worden getest.”

De onderzoekers willen ook onderzoeken of het mogelijk is om de nanorobot gerichter te maken door eiwitten of peptiden op het oppervlak aan te brengen die zich specifiek aan bepaalde soorten kanker binden.