Het benutten van nanotechnologie om het gedrag van tumoren te begrijpen

Een nieuwe studie uitgevoerd door pre-Ph.D. onderzoeker Pablo S. Valera demonstreert het potentieel van oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie (SERS) om metabolieten te onderzoeken die door kankercellen worden uitgescheiden in kankeronderzoek.

De studie, die werd geleid door Ikerbasque onderzoeksprofessoren Luis Liz-Marzán (van CIC biomaGUNE) en Arkaitz Carracedo (van CIC bioGUNE) en waaraan andere onderzoekers uit beide centra – ook leden van het Networking Biomedical Research Center (CIBER) – hebben deelgenomen biedt ook waardevolle informatie om meer specifieke experimenten te begeleiden om de functie van dergelijke metabolieten die worden uitgescheiden in de micro-omgeving of omgeving van de tumor te onthullen, wat zou kunnen leiden tot nieuwe therapeutische strategieën.

Het werk is gepubliceerd in het journaal Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen.

De micro-omgeving van tumoren is een complex ecosysteem dat wordt gevormd door interacties tussen tumor en gezonde cellen. Het is een dynamisch pseudo-orgaan dat de ontwikkeling en progressie van kanker bepaalt. Hoewel de aandacht zich van oudsher heeft geconcentreerd op intercellulaire communicatie gemedieerd door eiwitboodschappers, is de aandacht recentelijk gericht op metabolieten (of kleine verbindingen) die door tumoren in de extracellulaire ruimte worden uitgescheiden.

Traditionele technieken voor het volgen van deze metabolieten in complexe cellulaire contexten zijn beperkt, maar oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie (SERS) is vanwege de eenvoud van bediening een veelbelovend alternatief gebleken.

In deze studie stelt een op SERS gebaseerde strategie voor om “metabolieten te onderzoeken die worden uitgescheiden door tumorcellen die methylthioadenosinefosforylase missen (een veel voorkomende genetische gebeurtenis geassocieerd met een slechte prognose bij verschillende soorten kanker, zoals borstkanker en glioblastoom)”, legt Valera uit. SERS “is een spectroscopische techniek die gouden nanodeeltjes gebruikt om moleculen in een biovloeistof te detecteren. Het is een vrij snelle techniek, waarbij geen voorbehandeling van de monsters nodig is”, voegde hij eraan toe.

Cellulaire communicatie die tot stand wordt gebracht door metabolieten die worden uitgescheiden door tumorcellen

Met behulp van SERS ontdekten de onderzoekers dat deze cellen purinemetabolieten afscheiden, die door gezonde cellen kunnen worden gemetaboliseerd, wat aanleiding geeft tot moleculaire veranderingen die consistent zijn met de agressiviteit van kanker; dit verklaart de herprogrammering, die nog nooit eerder is gezien, van de tumoromgeving bij kankers met onderdrukking van methylthioadenosinefosforylase.

“Deze metaboliet hebben we niet alleen in tumorcellen kunnen detecteren, maar ook in de rest van de gezonde cellen die in contact staan ​​met de tumorcellen. We hebben hierdoor ontdekt dat er een relatie bestaat tussen tumorcellen en gezonde cellen. metaboliet, en dat het ook een verandering in het gedrag van gezonde cellen teweegbrengt, zodat ze tot op zekere hoogte de tumor helpen ontwikkelen”, aldus Valera.

Het is de moeite waard erop te wijzen dat “het ontrafelen van de complexiteit van dergelijke interacties bij kankerpatiënten op zijn beurt de weg zou kunnen vrijmaken voor nieuwe therapeutische benaderingen”, voegde hij eraan toe.

De succesvolle toepassing van SERS in deze studie toont aan dat deze technologie het vermogen zou kunnen versnellen om metabolische interacties in complexe omgevingen snel vast te leggen. In feite voldoet de eenvoudige, snelle verwerving van signalen in SERS, samen met de hoge gevoeligheid ervan, aan de vereisten om een ​​eerstelijnsinstrument te zijn dat vervolgens meer specifieke analyses kan begeleiden.

Een compleet beeld van de metabolische status van de micro-omgeving van de tumor kan worden verkregen door monitoring met complementaire technieken. Het is ook belangrijk om te benadrukken dat er een effectieve synergie tussen SERS en andere analytische methoden is aangetoond.