Berriki egindako ikerketa batean, ikertzaileek lehenengo aldiz garatu dute sistema nanorobotiko guztiz autonomo bat minbizia bereziki bideratzeko.
Nanomedikuntzaren aurrerapen handi batean, nanoteknologia eta medikuntza uztartzen dituen esparruan, ikertzaileek tratamendu terapeutikorako bide berriak garatu dituzte molekula-tamainako nanopartikula oso txikiak erabiliz (10-9 m-ko nanometro baten eskala mikroskopikotik hurbil dauden makinak edo robotak) erabiliz. xede minbiziaurtean argitaratutako ikerketa nabarmen honetan Natura Bioteknologia.
DNA origami nanobot: garraiatzaile magikoa
DNA papiroflexia DNA bat nanoeskala mailan tolesten den prozesu bat da eta eskala txikienetan egitura aktiboak eraikitzeko erabiltzen dena (papera tolestearen artean gertatzen den bezala). DNA informazio biltegiratze handia da eta, beraz, hortik eraikitako egiturak informazio-eramaile gisa erabil daitezke. Gaitasun horren ildotik, DNA nanopartikula hauek (edo 'DNA nanorobots' edo 'nanorobots' edo, besterik gabe, 'nanobots') zama eskala txikienetan mugitu eta altxa dezakete giza gorputzeko zeregin zehatzetarako eta, beraz, askorentzat egokiak dira. nanorobotikoa aplikazioak. Nanobot baten tamaina giza ile bakarra baino 1000 aldiz txikiagoa da. Nanorobotikaren arlo hau zirraraz beteta egon da azken bi hamarkadetan eta aditu asko ADNan oinarritutako nanoeskalako egiturak garatzen zentratu dira, forma eta tamaina guztietan tolestu daitezkeenak medikuntza iraultzeko, batez ere terapia eta sendagaien banaketa.
Nanorobot teknologia gaur egun asko erabiltzen ari da eta dagoeneko irauli egin ditu irudi medikoak, gailuak, sentsoreak, energia sistemak eta medikuntza bezalako esparruetan. Medikuntzan, nanobotek abantaila handiak dituzte, batez ere, ez dutelako jarduera kaltegarririk sortzen, ez dutelako albo-ondorio posiblerik eta oso zehatzak direlako gorputzeko zein gunetara zuzenduko diren eta funtzionatuko duten. Nanorobot-en garapenaren hasierako kostua altua izan daiteke, baina loteka prozesatzeko metodo konbentzionalez egiten denean fabrikazioak kostua murrizten du neurri handi batean. Gainera, nanorobot-en tamaina txikiak bakterio eta birusak bideratzeko aproposak dira. Gainera, nanorobot txiki bat oso erraz injektatu daiteke gorputzean eta erraz flotatzen du odolean (zirkulazio-sisteman) eta arazoak detektatzen eta tratatzen laguntzen du. Nanobotek garrantzi handia hartu dute minbiziaren ikerketan, kimioterapiaren alternatiba minik gabekoa izan baitaiteke, bestela oso estresagarria dena eta pazienteari zama pertsonal eta ekonomiko handia eragiten diona. Kimioterapia minbizia tratatzeko modu gogorra ez ezik, minbizi-zelulak erasotzeaz gain, prozedurak hainbat albo-ondorio uzten ditu gorputzean zehar. Hala ere, zientziak ezin izan du kimioterapiaren alternatiba berririk aurkitu minbizia deritzon bizitza arriskuan jartzen duen gaixotasun hau tratatzeko. Nanobotek hurrengo urteetan agertoki hau aldatzeko ahalmena dute, minbiziari erasotzeko alternatiba eraginkorragoa, adimentsuagoa eta bideratuagoa izanik.
Minbiziari begira
Azken ikerketa honetan, Arizona State University, AEB, eta National Center for lankidetza bat Nano Pekineko Txinako Zientzien Akademiako zientzia eta Teknologia, ikertzaileek arrakastaz diseinatu, eraiki eta kontu handiz kontrolatu dituzte nanobot automatizatuak, gorputzaren barruko minbizi tumoreak aktiboki bilatzeko eta zehaztasunez suntsitzeko, zelula osasuntsurik kaltetu gabe. Bi hamarkada baino gehiagoz nano zientzialariek pairatzen dituzten hainbat erronka gainditu zituzten, tumorea bilatzeko eta suntsitzeko estrategia oso sinple eta zuzen bat diseinatuz eta erabiliz. Estrategia tumore-zelula baten odol-hornidura zehazki moztea zen, tumore-zelulan odol-koagulazioa eraginez DNAn oinarritutako nanobot-en bidez. Beraz, itxuraz sinplea den zerbait pentsatu zuten: odola koagulatzeko entzima gako bat (Trombina izenekoa) erantsi DNA origami nanobot lauaren gainazalean. Batez beste, lau tronbina molekula erantsi zitzaizkion gainazal lauari DNA 90nm-ko 60nm-ko origami orria. Orri lau hau paper orri bat bezala tolestuta zegoen, nanobotak hodi huts baten itxura hartuz. Nanobot hauek sagu batean injektatu zituzten (tumorearen hazkuntza oldarkorrak eragindakoa), odol-zirkulazioan zehar bidaiatu zuten bere xedera iritsi eta lotuz (tumoreak). Ondoren, nanobot-en zama (Trombina entzima) entregatzen da, tumorearen odol-fluxua blokeatuz. Tumorearen hazkuntza elikatzen duten hodien odola koagulatzea, tumore-ehunaren suntsipena edo zelulen heriotza sortuz. Prozesu osoa, interesgarria da oso azkar gertatzen da eta nanobotek tumorea inguratzen dute injekziotik ordu gutxira. Tronbosi aurreratuaren froga, tumore-zelula guztietan ikusi zen 36 ordu injekzio ondoren.
Gainera, egileek ere arduratu ziren nanobotaren gainazalean karga berezi bat sartzeaz (ADN aptameroa deitzen dena), proteina bat berariaz zuzenduko zena, nukleolina izenekoa, tumore-zelulen gainazalean soilik kantitate handitan egiten dena, eta horrela murrizten zen. nanobotek zelula osasuntsuei inoiz zeroraino erasotzeko aukerak. Nanobot hauek tumore-zelulak murriztu eta hil ez ezik, metastasia saihestu ere egin zuten - urruneko gune batean bigarren mailako minbizi-hazkundea.
Segurtasuna eta eraginkortasuna
Egileek azpimarratzen dute nanobotak seguruak eta immunologikoki inerteak direla saguetan eta baita txerrietan erabiltzeko eta nanobotak erabiltzeak ez zuen aldaketarik erakutsi odolaren koagulazio arruntean beste leku batzuetan, ezta zelulen egituran edo garunean inolako breechin. Horrela, seguru eta eraginkor gisa izendatu dira tumoreak bideratzeko eta murrizteko, nahi ez diren bigarren mailako efekturik gabe. Nanobot gehienak 24 ordu igaro ondoren gorputzetik degradatzen eta garbitzen ari zirela ikusi zen. Nanobotak "nanobot erreplikatzaileak" eredu batean diseina litezkeen arren, ulergarria dena kostuak murriztea kopia batzuk egiten diren heinean eta beste nanobotak berez sortzen diren heinean, argi dago halako planteamendu hori egoera berezietan soilik aplikatu behar dela. . Medikuntzaren arloari dagokionez, hiltze-switch-switch-a ere ezarri behar da, muturreko edozein zirkunstantzia urrun mantentzeko. Lege-agintariek arauak egin behar dituzte medikuntzan nanobot-en erabilera okerrik ekiditeko, adibidez, armadun nanobotak. Faktore guztiak kontuan hartuta, nanobot-en eraginkortasunak ezin direla ahaztu eta haien nanobot potentzialak aztertzea medikuntzaren funtsezko osagaia izango da etorkizunean.
Antzeko hurbilketa bat erabil liteke gizakietan, egileek frogatu baitute sistema hau saguaren biriketako minbiziaren eredu primario batean ere probatu zela, birikaren giza ibilbide klinikoa imitatzen duena. minbizia pazienteak- eta tumorearen atzerakada erakutsi zuen bi asteko tratamendu baten ondoren. Gainera, azterketa hauek saguekin egin ziren, eta bi asteren buruan bularreko minbizietan, melanometan, obarioen eta biriketako minbizietan antzeko efektu frogagarria ikusi zen animalietan. Ikerketa, ordea, gizakietan egin behar da antzeko emaitzen sinesgarritasuna berresteko eta entsegu kliniko sendoak egin behar dira hori lortzeko.
Minbiziari aurre egiteko modu oso adimentsu eta zuzendua
Minbiziaren terapeutikoaren erronka nagusietako bat minbizi-tumore-zelulak eta gorputz-zelula normal eta osasuntsuak arretaz eta zuzen bereiztea da. Tumore-zelulak kentzeko eta hiltzeko ohiko ikuspegiak -kimioterapia eta erradioterapia- ez ditu tumore-zelulak selektiboki bideratzen gorputz-zelulekin elkarreragin gabe. Beraz, kimioterapiak eta, gainera, erradioterapiak bigarren mailako efektu larriak eragin ohi dituzte, txikiak zein handiak, minbiziaren tratamendua oso kaltetua eta, beraz, gaixoen artean biziraupen-tasa baxuak eragiten dituzten organoen kalteak barne. Ikerketa honetan deskribatutakoak bezalako nanobotak lehenak dira ugaztunen artean, oso indartsuak eta eraginkorrak diren tumore-zelulak identifikatzeko eta haien hazkuntza eta ugalketa murrizteko. DNA robotiko sistema hau minbizi mota askotarako minbiziaren terapia zehatz eta zuzendua egiteko erabil daiteke, tumore solido elikatzen diren odol-hodi guztiak funtsean berdinak baitira.
Ikerketa honek aurrerapen teknologikoak erabiliz irtenbide mediko praktikoak pentsatzen eta planifikatzen hasteko bidea ireki du. Minbiziaren ikerketaren azken helburua tumore solidoak arrakastaz desagerraraztea da, albo-ondorio larririk gabe eta metastasi murrizturik. Azterketa honi begira, etorkizunerako itxaropen izugarria ikusten dugu non egungo estrategia hau aproposa izan daitekeen minbiziari aurre egiteko azken helburua lortzeko. Eta minbizia ez ezik, estrategia hau beste gaixotasun askoren tratamendurako botikak emateko plataforma gisa ere garatu liteke, ikuspegia nanoboten egitura aldatzea eta kargatutako zamak aldatzea besterik ez litzatekeelako. Gainera, nanobotek giza gorputzaren eta garunaren konplexutasuna gehiago ulertzen lagun gaitzakete. Horrek minik gabeko eta inbaditzailerik gabeko ebakuntzak egiten lagunduko du, baita korapilatsuenak ere. Une honetan hipotetikoki, haien tamaina dela eta, nanobotek ere garuneko zeluletan zehar nabiga dezakete eta ikerketa gehiago egiteko behar den informazio guztia sor dezakete. Etorkizunean, demagun hemendik bi hamarkadara, nanobot baten injekzio bakar batek gaixotasunak guztiz sendatzeko gai izan daitekeela.
***
{Jatorrizko ikerketa-lana irakur dezakezu behean aipatzen den DOI estekan aipaturiko iturrien zerrendan}
Iturria (k)
Li S et al 2018. DNA nanorobot batek minbiziaren terapeutiko gisa funtzionatzen du in vivo abiarazle molekular bati erantzunez. Natura Bioteknologia. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
