تطوير روبوتات نانوية تقتل الخلايا السرطانية بـ"سلاح مخفي"

وقام علماء في معهد كارولينسكا في السويد بتطوير روبوتات تحتوي على سلاح مخفي في بنية نانوية ولا يظهر إلا في البيئة الدقيقة للورم، مع الحفاظ على الخلايا السليمة.

إقرأ المزيد

اكتشاف آلية انتقال "المواد الكيميائية المسرطنة" من الأم إلى طفلها

وسبق لمجموعة البحث هذه في معهد كارولينسكا أن طورت هياكل يمكنها تنظيم ما يسمى بمستقبلات الموت على سطح الخلايا، ما يؤدي إلى موت الخلايا.

وتتكون هذه الهياكل من ستة ببتيدات (سلاسل أحماض أمينية) مرتبة في نمط سداسي.

وتشبه مستقبلات الموت المفاتيح الموجودة على أسطح الخلايا، والتي عند تشغيلها بواسطة إشارات محددة مثل عامل نخر الورم (TNF) - وهو بروتين قادر على مهاجمة وتحطيم خلايا الورم -  تبدأ عملية تؤدي إلى التدمير الذاتي للخلية، والمعروفة باسم موت الخلايا المبرمج. فهو يساعد على التحكم في بقاء الخلية وموتها في الكائنات الحية.

ويعمل النمط النانوي السداسي من الببتيدات كسلاح فتاك. ومن شأن إعطائه كدواء أن يقتل الخلايا بشكل عشوائي في جميع أنحاء الجسم، ما يشكل خطرا كبيرا. ويدعي الفريق أنه لحل هذه المشكلة، يجب إخفاء السلاح داخل بنية نانوية للحمض النووي.

وكان فريق البحث يمارس تقنية "أوريغامي الحمض النووي"، وهي تقنية إنشاء هياكل نانوية من الحمض النووي. وتتيح العملية للفريق تصميم أشكال صغيرة جدا بدقة عالية.

ووفقا للعلماء، فإن التقنية تسمح لهم بوضع قطع الحمض النووي في المكان الذي يريدونه بالضبط وربط البروتينات لإنشاء أنماط وهياكل دقيقة على المستوى الجزيئي.

ومنذ ذلك الحين، قاموا بتطبيق هذه التكنولوجيا لتطوير "مفتاح القتل" الذي يعمل على النحو المنشود عند تشغيله.

إقرأ المزيد

الكشف عن "خطر " كامن في مدافن النفايات

وقال بيورن هوغبرغ، الأستاذ في قسم الكيمياء الحيوية الطبية والفيزياء الحيوية بمعهد كارولينسكا، في بيان: "لقد تمكنا من إخفاء السلاح بطريقة لا يمكن كشفها إلا في البيئة الموجودة داخل الورم الصلب وما حوله. وهذا يعني أننا أنشأنا نوعا من الروبوتات النانوية التي يمكنها استهداف الخلايا السرطانية وقتلها على وجه التحديد".

ويتم تنشيط سلاح الروبوت النانوي من خلال البيئة الدقيقة الحمضية التي تتميز بانخفاض درجة الحموضة، والتي تحيط عادة بالخلايا السرطانية.

وخلال التحليلات المخبرية، أثبت العلماء أن سلاح الببتيد يظل مخفيا داخل البنية النانوية عند درجة حموضة طبيعية تبلغ 7.4. ومع ذلك، عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني إلى 6.5، يصبح السلاح مكشوفا ويظهر تأثيرا كبيرا في قتل الخلايا.

علاج السرطان المستهدف

تم اختبار الروبوت النانوي للتأكد من فعاليته من خلال إدخاله في الحيوانات المصابة بأورام مرتبطة بسرطان الثدي. وبالمقارنة مع الفئران التي تلقت نسخة غير نشطة من الروبوت النانوي، أدى ذلك إلى انخفاض بنسبة 70% في نمو الأورام.

وقال يانغ وانغ، الباحث في قسم الكيمياء الحيوية الطبية والفيزياء الحيوية بمعهد كارولينسكا: "نحتاج الآن إلى التحقق مما إذا كان هذا يعمل في نماذج السرطان الأكثر تقدما والتي تشبه إلى حد كبير المرض البشري الحقيقي".

ويحتاج الفريق الآن إلى تحديد الآثار الجانبية المحتملة لهذه الطريقة قبل اختبارها على البشر. وبالإضافة إلى ذلك، يخطط الفريق لاستكشاف إمكانية تعزيز قدرات الاستهداف للروبوت النانوي عن طريق ربط البروتينات أو الببتيدات بسطحه والتي ترتبط بشكل خاص بأنواع معينة من السرطان.

نشرت الورقة البحثية مفصلة في مجلة Nature Nanotechnology.

المصدر: Interesting Engineering