Znajdź zawartość

Płynne perły to spełnienie marzeń pewnego szefa kuchni, przedstawiciela gastronomii molekularnej, który chcąc zamknąć smaki w osobnych przedziałach, poprosił o pomoc fizyków. Odpowiadając na jego zapotrzebowanie, naukowcy stworzyli pokryte elastyczną błoną hydrożelową kapsułki z płynnym rdzeniem. Co ważne, pomysł ten przyda się nie tylko w kuchni, ale i podczas leczenia nowotworów. Nicholas Bremond i jego zespół z ESPCI ParisTech porównują swoje dzieło do rybiej ikry. Na początku kroplę cieczy powleka się cienką warstwą kwasu alginowego (wchodzi on w skład ścian komórkowych wielu alg i trawy morskiej), która ulega zżelowaniu po zanurzeniu w kąpieli z roztworu chlorku wapnia z dodatkiem detergentu. Błonka jest bardzo cienka - jej grubość mierzy się w mikrometrach. Francuzi podkreślają, że by powstał film, przed zżelowaniem należy wyeliminować mieszanie. Bez detergentu powłoka także miałaby postać żelu, ale szybko zlałaby się z zawartością kapsułki. Substancja powierzchniowo czynna prowadzi do czasowego utwardzenia, które ogranicza niestabilność związaną ze ścinaniem podczas zderzenia. Bremond i inni uważają, że w hydrożelowej powłoce da się zamknąć dowolną ciecz. Dzięki temu prostemu zabiegowi można by badać wzrost i zdolność przeżycia mikroorganizmów czy komórek nowotworowych w różnych trójwymiarowych środowiskach. Ponieważ błona jest przepuszczalna, do wnętrza dostarczano by np. leki.

Chemicy z Rice University zdołali umieścić w komórce nowotworowej ponad 2 mln złotych nanopręcików. Zwiększa to prawdopodobieństwo uzyskania w przyszłości metod, dzięki którym podgrzewając takie struktury, można by "ugotować" guzy od środka (Angewandte Chemie International Edition). Komórki raka piersi, które badaliśmy, były tak naładowane złotymi nanopręcikami, że ich masa zwiększyła się o ok. 13%. [...] Mimo dodatkowego ładunku ze złota, komórki te nadal normalnie funkcjonowały - opowiada prof. Eugene Zubarev. Nanopręciki, które mają rozmiary niewielkiego wirusa, mogą wychwytywać światło i przekształcać je w ciepło. Ponieważ każdy z nanopręcików emituje bardzo niewiele ciepła, by zabić komórkę nowotworową, potrzeba ich naprawdę dużo. W idealnych warunkach, by zminimalizować ryzyko uszkodzenia zdrowej tkanki, wykorzystalibyśmy laser o niedużej mocy. Poza tym im więcej cząstek udałoby się upakować w komórce, tym niższej mocy i krótszego czasu naświetlania trzeba by użyć. Niestety, naukowcy pracujący w rzeczywistym świecie odkryli, że niezwykle trudno napakować żywą komórkę dużą liczbą nanopręcików. Istotny etap produkcji to łączenie nanopręcików z bromkiem heksadecylotrimetyloamonu (ang. cetyltrimethylammonium bromide, CTAB). Dzięki niemu stają się one rozpuszczalne w wodzie. Jak tłumaczą Amerykanie, CTAB powleka powierzchnię nanopręcików w podobny sposób jak micele cząsteczek mydła wciągają do środka tłuszcz. Powierzchnia nanopręcików powleczonych CTAB jest naładowana dodatnio, co skłania komórki do ich wchłaniania. Tutaj jednak pojawiał się problem, ponieważ bromek heksadecylotrimetyloamonu jest toksyczny, co ograniczało jego zastosowania biomedyczne. Na szczęście Zubarev, Leonid Vigderman i Pramit Manna wpadli na dobry pomysł i zastąpili CTAB bardzo podobną cząsteczką MTAB; od CTAB różni się tym, że na jednym z jej końców znajdują się 2 dodatkowe atomy: 1 siarki i 1 wodoru. Dzięki nim MTAB tworzy ze złotem wiązanie chemiczne, podczas gdy słabiej związany bromek heksadecylotrimetyloamonu miał tendencję do wyciekania do otaczającego medium. Wszystko brzmi prosto, ale naukowe trio pracowało nad metodą syntetyzowania MTAB i podstawiania nim CTAB przez parę lat. Dodatkowo Amerykanom udało się uzyskać proces oczyszczania, który całkowicie usuwa ślady CTAB z roztworu nanopręcików. http://www.youtube.com/watch?v=kMjRBXi2DIY

By dawać przerzuty, komórki nowotworowe potrzebują wszystkich 3 składowych cytoszkieletu: filamentów pośrednich, miktotubul oraz filamentów aktynowych. Danijela Vignjević i jej zespół z Instytutu Curie w Paryżu wyjaśniają, że w warstwie nabłonka komórka nowotworowa jest uwięziona, zanim nie uda jej się sforsować błony podstawnej - substancji międzykomórkowej oddzielającej komórki nabłonka od tkanki łącznej. By do tego doprowadzić, wydziela więc rozpuszczające membrana basalis enzymy, gromadzone w wypustkach inwazyjnych, które można by po polsku nazwać inwadopodiami (od ang. invadopodia). Przed badaniami Vignjević nie było wiadomo, jak podczas tego procesu współpracują ze sobą różne składowe cytoszkieletu. Okazało się, że komórka nowotworowa uwalnia się w 3 etapach. Na początku w błonę podstawną wwiercają się grube wypustki. Później ulegają one wydłużeniu i zaczynają wyglądać jak prawdziwe inwadopodia. Za nimi podąża reszta komórki. Wygląda to jak powolne pełznięcie w stylu ślimaka czy gąsienicy. W hodowlach Francuzi zaobserwowali, że w wypustkach znajdują się wiązki oraz siateczki z aktyny. Są one niezbędne do utworzenia i wzrostu inwadopodiów, z kolei wydłużanie nie zaszłoby bez filamentów pośrednich i mikrotubul. Wiązki aktyny wypychają wypustkę do przodu, a siateczka z tej samej substancji stabilizuje ją podczas wzrostu. Gdy inwadopodia osiągają długość 5 mikronów, do gry wkraczają pozostałe elementy cytoszkieletu: mikrotubule dostarczają do koniuszka enzymy, a filamenty pośrednie działają jak spinające wszystko w całość klamry.

Michael King, naukowiec zatrudniony w Cornell University, opracował wszczepiane urządzenie antynowotworowe, które nazwał "szczotką kłaczkową". Jego zadaniem jest wyłapywanie z krwi komórek nowotorowych, zanim rozprzestrzenią się po całym organizmie. King, profesor inżynierii biomedycznej, mówi, że wynalazek umożliwia walkę z wieloma typami nowotworów. W artykule opublikowanym z piśmie Biotechnology and Bioengineering dowodzi, że odpowiednia kombinacja dwóch białek pozwala na wyłapanie do 30% komórek rakowych z krwioobiegu, nie czyniąc przy okazji żadnej szkody zdrowym komórkom. Naukowiec opracował rodzaj niewielkiej rurki pokrytej selektynami - białkami odgrywającymi zasadniczą rolę w reakcji zapalnej. Z selektynami i zwalczaniem zapalenia przez leukocyty związane jest zjawisko toczenia się. Polega ono na tym, że leukocyty wiążą się z selektynami, jednak pod wpływem naporu osocza i innych komórek wiązania te są zrywane, a leukocyt lekko się obraca i wiąże z sąsiednią selektyną. Proces się powtarza i leukocyt toczy się po nabłonku komórki. Proces toczenia się leukocytu i jego późniejszej adhezji (zmiany kształtu na płaski i ścisłego przylegania do nabłonka), jest również naśladowany przez komórki nowotworowe. King przygotował pułapkę, gdyż obok selektyn umieścił na swojej rurce proteinę TRAIL (Tumor Necrosis Factor Relatet Apoptosis-Inducing Ligand). Białko to łączy się z komórkami nowotworowymi i zapoczątkowuje w nich proces apoptozy (śmierci komórkowej). Skazane na zagładę komórki uwalniane są do krwi, gdzie umierają, a pułapka jest gotowa na przyjęcie kolejnych komórek nowotworowych. Testy dowiodły, że podczas pojedynczego przepływu krwi, do pułapki wpada nawet 30% komórek. Liczba ta może być jeszcze większa, gdyż kolejne komórki zostaną schwytane podczas kolejnych okrążeń krwioobiegu. King uważa, że w połączeniu z tradycyjnymi terapiami, jego pułapka może zniszczyć większość szkodliwych komórek, dając organizmowi szanse na unieszkodliwienie pozostałych. Dotychczas przeprowadzono badania na komórkach nowotworowych prostaty i jelita grubego, jednak pułapkę można przystosować też do innych typów komórek. Naukowiec przyznaje, że czekają nas jeszcze lata badań, zanim jego pułapka trafi do użycia.