Magnetotactische bacteriën gebruiken in de oncologie

Kamil Gareev, universitair hoofddocent aan de ETU “LETI”, rechtvaardigde de vooruitzichten om magnetotactische bacteriën te gebruiken om kwaadaardige tumoren te behandelen.

LETI-onderzoekers identificeerden de belangrijkste eigenschappen van magnetotactische bacteriën en beschreven de mogelijkheden van hun toepassing in de geneeskunde. De verkregen resultaten zullen helpen bij het creëren van theranostische middelen in neuro-oncologie en cardioprotectie. De resultaten van de gezamenlijke studie met collega’s van St. Petersburg State University, RAS Institute of Cytology en RAS Institute of Biotechnology werden gepubliceerd als overzichtsartikel in het tijdschrift Magnetochemie.

Magnetotactische bacteriën (MTB) onderscheiden zich door hun vermogen om magnetosomen te synthetiseren, speciale cellulaire organellen waarin magnetietbiomineralisatie plaatsvindt. Dankzij hun magnetische eigenschappen kunnen MTB’s en geïsoleerde magnetosomen in de geneeskunde worden gebruikt om kanker te bestrijden. Met behulp van magnetosomen kunnen medicijnen direct naar de kwaadaardige tumor worden getransporteerd. Daarnaast willen wetenschappers de vorming van bacteriële magnetietkristallen in MTB-cellen, de mechanismen van magnetostatische interactie tussen individuele magnetosomen en hun chemische en aggregatieve stabiliteit buiten de bacteriële cellen bestuderen. Deze resultaten zullen de kern worden van onderzoek naar paleomagnetisme en de fysica van magnetische verschijnselen.

Momenteel zijn wetenschappers uit Duitsland, Frankrijk, Brazilië, de VS en Japan bezig met grootschalig onderzoek naar magnetotactische bacteriën. Het onderzoek van LETI-wetenschappers is het eerste in St. Petersburg. LETI koos voor een interdisciplinaire aanpak: de universiteit vormde een onderzoeksteam met specialisten op verschillende gebieden: fysica van magnetische verschijnselen, gesteentemagnetisme en magnetofossielen, neuro-oncologie en doeltherapie op basis van nanodeeltjes, evenals de synthese van samengestelde magnetische deeltjes op basis van ijzeroxide. Dat maakt het mogelijk om een ​​veelzijdig onderzoek uit te voeren en objectieve resultaten te verkrijgen.

“We verwachten uiteindelijk de volledige onderzoekscyclus te voltooien – van fermentatie van MTB’s in geautomatiseerde bioreactoren met een hoge doorvoer van groot volume en evaluatie van hun fysieke kenmerken tot functionalisering van magnetosomen met geneesmiddelen en hun laboratoriumtests. Dus, afhankelijk van het bereiken van de set doelen, zullen er voor het eerst in onze stad resultaten van wereldklasse zijn op dit gebied van wetenschap”, zegt Gareev, universitair hoofddocent van de afdeling Micro- en Nano-elektronica van LETI, Senior Onderzoeker van het Engineering Center for Microtechnology and Diagnostics

De volgende fase van het bestuderen van MTB’s zal wetenschappers dichter bij het praktische gebruik van structuren op basis van bacteriële magnetosomen in de geneeskunde brengen als nieuwe hulpmiddelen voor gerichte medicijnafgifte, hyperthermietherapie en contrastmiddelen voor magnetische resonantiebeeldvorming. “Vergeleken met de momenteel gebruikte structuren op basis van synthetische ijzeroxide-nanodeeltjes, heeft bacterieel magnetiet een betere chemische stabiliteit, een hoge uniformiteit in vorm en grootte, en, nog belangrijker, een hoge biocompatibiliteit”, aldus Gareev.

Wetenschappers van LETI behaalden in 2013 de eerste resultaten van het bestuderen van magnetische nanodeeltjes en sindsdien is het onderzoek in deze richting voortgezet. Tot 2021 richtte het onderzoek zich vooral op de eigenschappen van synthetische, in plaats van biogene, magnetische nanodeeltjes, zoals magnetosomen. Dankzij de jarenlange ervaring konden onderzoekers doorgaan met een volwaardige studie van magnetotactische bacteriën en bacteriële magnetosomen.