Gouden nanodots kunnen de respons van de kankercellen op echografie -behandeling helpen stimuleren

Cellen hebben oppervlakteceptoren die integrines worden genoemd die binden aan repetitieve domeinen die aanwezig zijn op de extracellulaire matrix (ECM) rond de cellen, waardoor ze kunnen groeien en verspreiden. Een nieuwe studie van het Department of BioEngineering (BE), Indian Institute of Science (IISC) en medewerkers toont aan dat het aanpassen van de afstand tussen deze bindende domeinen op de ECM de efficiëntie van echografie -behandeling kan vergroten die wordt toegepast op het doden van kankercellen.

“In een normaal weefsel is de afstand op de ECM ongeveer 50-70 nanometers (NM), maar in de tumor micro -omgeving treedt ernstige verstikking op als gevolg van overmatige ECM -secretie, die de bindende afstand tot minder dan 50 nm kan verminderen,” legt Ajay uit Tijore, universitair docent in BE en bijbehorende auteur van een gerelateerde studie gepubliceerd in Nano letters. “We vonden meer kankercellen die werden gedood wanneer de bindende afstand wordt verhoogd tot ongeveer 50-70 nm.”

Laagfrequente echografie-golven (39 kHz) kunnen het celmembraan verstoren en celdood in kankercellen veroorzaken. Het is een relatief goedkope en niet-invasieve aanpak. In tegenstelling tot normale cellen hebben kankercellen geen reparatiemechanismen die hen helpen de mechanische krachten te weerstaan ​​die worden uitgeoefend door echografie -golven.

“Ons werk was gericht op fundamenteel begrip van echografie-gemedieerde kankercellen en het effect van de ECM-bindende afstand erop”, legt Manasa Veena, Ph.D. Student in be en eerste auteur.

Om de integrine-ECM-binding na te bootsen, construeerde het team een ​​reeks gouden nanodots gescheiden door verschillende afstanden (35, 50 en 70 nm) en liet zeer invasieve kankercellen zich aan hechten. Vervolgens brachten ze gepulseerde echografie -golven toe.

Toen echografie werd toegepast op kankercellen die op de 50 nm- en 70 nm -platforms werden gekweekt, bleken hun celmembranen uit te rekken als gevolg van krachten die werden uitgeoefend door een filamenteiwit dat myosine wordt genoemd. Meer extracellulair calcium wordt vervolgens in het cytoplasma gepompt, wat mitochondriën beschadigt en celdood bevordert. Verminderde afstand (35 nm) verhinderde echter dat de cellen efficiënter binden aan de nanodots en het genereren van voldoende myosinekrachten om celdood te activeren.

“Net zoals hoe we een oppervlak aanraken om de textuur te voelen, moeten kankercellen de ECM ‘knijpen’ door myosinetroepen toe te passen om de ECM -architectuur te voelen,” legt Tijore uit.

Het team realiseerde zich dat als er een manier was om deze afstand te vergroten of het effect ervan na te bootsen, kankercellen ook beter kunnen reageren op andere behandelingen.

“Tijdens het doen van deze experimenten kwamen we literatuur tegen over een medicijn genaamd Cilengitide”, legt Veena uit. Het medicijn werkt door de binding van integrine-ECM te blokkeren. “Het was een van de meest bestudeerde medicijnen en ging naar fase III klinische onderzoeken, maar het faalde.”

Met dezelfde opstelling besloot het team te testen wat er gebeurt wanneer een zeer lage dosis cilengitide – ongeveer 1000 keer lager dan in de proeven – wordt gegeven samen met echografie.

“Wanneer de dosis erg laag is, zijn er niet genoeg medicijnmoleculen om alle integrinereceptoren te binden. De kankercel begint nu te denken dat de afstand van 35 nm is toegenomen,” legt Tijore uit. “We houden de kankercel voor de gek om te denken dat de afstand is veranderd. Nu begint de cel myosinetroepen te ontwikkelen, meer calcium te pompen, en dit activeert kankercellen.”

Het team van Tijore heeft samengewerkt met clinici om deze combinatiebenadering te testen op orale kankerweefselmonsters.

“Orale kanker is een groot probleem in het Indiase subcontinent. Er is veel ECM -depositie, wat leidt tot zwelling en ontsteking … een extreem verstikkende van de tumor micro -omgeving,” zegt hij. “Dit is waar we momenteel aan werken.”