Goldnanopartikel können die Bestrahlung von Krebs verbessern

Neue Forschungsergebnisse, die auf Labortests basieren, zeigen, dass, wenn Sie Gold-Nanopartikel bis zu Krebszellen während der Bestrahlung abgeben können, mehr der Zellen absterben.
Die Studie zeigt, dass Goldnanopartikel im Prinzip die Tötungskraft von Strahlung auf Krebszellen verstärken können.

Schreiben in der Proceedings der Nationalen Akademie der WissenschaftenLaut einem Team der Brown University in Providence und der Universität von Rhode Island in Kingston, RI, könnte ihre Proof-of-Concept-Studie zu einer verbesserten Krebsbehandlung führen.

Behandlungen könnten auf zwei Arten verbessert werden: entweder durch weniger Bestrahlung, wodurch die Nebenwirkungen auf die Patienten reduziert werden, oder indem die Fähigkeit der aktuellen Dosen erhöht wird, mehr Krebs zu töten.

Die Nanotechnologie ist ein relativ neues und wachsendes Gebiet, in dem Wissenschaftler Materialien im Nanometerbereich (Nanopartikel) und Werkzeuge, die im Maßstab einzelner Zellen arbeiten, manipulieren können.

Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass Goldnanopartikel aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften die Strahlenwirkung beim Abtöten von Krebszellen erhöhen können.

Die Goldnanopartikel wirken wie winzige Antennen, die die Strahlung in der Umgebung konzentrieren.

pHLIPs liefern Goldnanopartikel bis hin zu Krebszellen

In dieser Studie zeigte das Team, dass die Verwendung von säuresuchenden Verbindungen, sogenannten pH-Low-Insertion-Peptiden (pHLIPs), um die Goldnanopartikel bis hin zu Krebszellen zu transportieren, wesentlich die Strahlungsleistung erhöht, um sie zu töten.

Die pHLIPs sind wichtig, weil sie die etwas saureren malignen Zellen aufspüren und die Goldnanopartikel direkt zu ihnen bringen und sie an ihre Zellmembranen binden. Die Nanopartikel können die Strahlung nur im Nahbereich intensivieren.

Die Studie erweitert frühere Arbeiten von anderen von URI und Yale, die die pHLIP-Technologie erfunden haben. Eine davon war Seniorautorin der neuen Studie Yana Reshetnyak, URI-Professorin für biologische und medizinische Physik, die den Punkt der weiteren Arbeit erläutert:

"Wir haben bereits gezeigt, dass pHLIP-Nanogold-Partikel in Tumoren in Mäusen gefunden und akkumuliert werden können. Jetzt müssen wir testen, ob wir Krebs besser behandeln können, indem wir Tumore mit Nanogoldpartikeln im Vergleich zur herkömmlichen Bestrahlung effizienter bestrahlt."

Untersuchungen auf der Basis von Theorie und Experimenten zeigen, dass Goldnanopartikel etwa 100 Mal mehr Strahlung absorbieren als Gewebe. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften des Goldes verursacht die Strahlung, dass die Teilchen einen Elektronenstrom in ihre unmittelbare Umgebung abgeben. Wenn dies in und in der Nähe von Krebszellen passieren könnte, könnten sie ernsthaften Schaden erleiden.

Bestrahlte Krebszellen hatten eine 24% niedrigere Überlebensrate in Gegenwart von pHLIP-geliefertem Gold

In dieser neuen Studie haben Prof. Reshetnyak und Kollegen beschlossen, die Fähigkeit von pHLIPs, Krebszellen mit den einzigartigen Eigenschaften von Goldnanopartikeln zu targeten, zusammenzuführen.

Nach der Durchführung komplexer Berechnungen und laufender Experimente zeigten sie, dass Krebszellen, die in Gegenwart von pHLIP-behandeltem Gold bestrahlt wurden, eine um 24% niedrigere Überlebensrate aufwiesen als diejenigen, die nur mit Strahlung behandelt wurden.

Sie fanden auch, dass die pHLIP-Proben eine 21% niedrigere Überlebensrate verglichen mit der Bestrahlung mit nur Gold, aber keine pHLIPs hatten.

Die Autoren sagen, diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die pHLIPs wirksam genug waren, um das Gold nahe genug an die Krebszellen heranzubringen, um Schaden anzurichten.

Leitautor Michael Antosh, Assistenzprofessor für Gehirn- und neurale Systemforschung bei Brown, sagt:

"Diese Studie war ein guter Beweis für das Konzept. Wir sind von unseren ersten Ergebnissen ermutigt und freuen uns darauf, den nächsten Schritt zu machen und dies an Mäusen zu testen."

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