Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Implant ostrzeże przed rozwijającym się nowotworem

Recommended Posts

Nowotwory to jedna z głównych przyczyn zgonów w krajach uprzemysłowionych. Wiele z nich potrafimy leczyć lub kontrolować, ale mimo to wciąż umiera na nie duża liczba ludzi. Przyczyną jest zbyt późna diagnoza. Opracowanie metody wczesnego wykrywania rozwijającego się nowotworu pozwoliłoby nie tylko uratować życie wielu ludziom, ale znacząco obniżyłoby koszty terapii.

Potencjalną metodę ostrzegania o początkach nowotworu opracował profesor Martin Fusseneger ze Szwajcarskiego Instytutu Technologicznego w Zurichu i współpracujący z nim naukowcy. Wykorzystuje ona sieć syntetycznych genów rozpoznających bardzo wczesne etapy rozwoju nowotworów prostaty, płuc, piersi i jelita grubego. Na tych wczesnych etapach dochodzi do zwiększenia poziomu wapnia we krwi i właśnie ten podniesiony poziom wykrywa system Fussenegera.

Wspomniana sieć genów jest umieszczana w implancie, który wstrzykiwany jest pod skórę, gdzie bez przerwy monitoruje poziom wapnia we krwi. Gdy poziom ten zostaje przez dłuższy czas przekroczony, uruchamiana jest cała kaskada sygnałów, które powodują, że we wstrzykniętej w określone miejsce na skórze zmodyfikowanej genetycznie grupie komórek dochodzi do produkcji melaniny. Na skórze pojawia się widoczne gołym okiem zaciemnione miejsce, które jest sygnałem ostrzegawczym o rozwijającym się nowotworze. Co istotne, sygnał ten pojawia się na długo zanim jeszcze nowotwór można wykryć za pomocą standardowych metod diagnostycznych. Posiadacz implantu powinien wówczas udać się do lekarza w celu specjalistycznej diagnostyki, mówi Fussenegger.

Naukowcy wykorzystali jako wskaźnik poziom wapnia, gdyż jest on ściśle kontrolowany przez organizm. Kości służą jako bufor regulujący poziom wapnia we krwi. Zbyt duża ilość tego pierwiastka może być sygnałem o rozwoju jednego z czterech wspomnianych typów nowotworów. Wczesna diagnostyka to klucz do sukcesu. Na przykład w przypadku raka piersi szanse na wyleczenie przy wczesnej diagnozie wynoszą aż 98%, podczas gdy przy późnej diagnozie spadają do 25%. Obecnie ludzie trafią do lekarza przeważnie wówczas, gdy guz daje jakieś objawy. Niestety, często jest wówczas zbyt późno, stwierdza Fussenegger.
Nawiększym ograniczeniem nowej metody jest krótki czas życia implantu. Jak mówi Fussenegger, z literatury specjalistycznej wynika, że po zamknięciu w odpowiednich kapsułach żywe komórki mogą przetrwać około roku. Po tym czasie implant trzeba będzie zapewne wymieniać.

Na razie naukowcy dysponują wczesnym prototypem implantu. Był on z powodzeniem testowany na myszach i świniach. Profesor Fusseneger mówi, że opracowanie w pełni rozwiniętej wersji dla ludzi oraz proces jej testowania i dopuszczania do użytku potrwają co najmniej 10 lat.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niskokaloryczne diety w połączeniu z witaminą C ułatwiają walkę z agresywnymi nowotworami z mutacją KRAS, donoszą na łamach Nature naukowcy w Uniwersytetów w Mediolanie, Genui oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine. W swoich badaniach skupili się oni na wpływie takiego połączenia na leczenie raka jelita grubego, jednak nie wykluczają, że odpowiednia dieta wspomagana witaminą C poprawia wyniki chemioterapii w innych nowotworach z mutacją KRAS.
      Wiemy, że diety niskokaloryczne spowalniają rozwój guzów nowotworowych i powodują, że stają się one bardziej podatne na chemioterapię. Jednak znacznie gorzej rozumiemy potencjał terapeutyczny niskokalorycznych diet w połączeniu ze środkami, które nie są cytotoksyczne. Włosko-amerykański zespół wykazał w swojej pracy, że właściwości przeciwnowotworowe witaminy C są ograniczone przez fakt, że wzmacnia ona działanie proteiny o nazwie oksygenaza hemowej 1. Wykazali również, że diety niskokaloryczne odwracają indukowane przez witaminę C wzmocnienie działania tej proteiny oraz ferrytyny w nowotworach z mutacją KRAS, co z kolei prowadzi do zwiększenia ilości reaktywnych form tlenu oraz śmierci komórkowej. Cały ten proces jest dodatkowo wzmacniany przez chemioterapię.
      Podczas badań na myszach okazało się, że połączenie diety z witaminą C pomaga w zahamowaniu rozrostu guzów nowotworowych. U niektórych zwierzą zauważono nawet regresję guzów.
      Po raz pierwszy udało się wykazać skuteczność nietoksycznych rozwiązań w walce z agresywnym nowotworem, mówi jeden z głównych autorów badań, profesor Valter Longo. Wzięliśmy dwa rozwiązania, które są intensywnie badane pod kątem ich roli w opóźnianiu starzenia – niskokaloryczną dietę i witaminę C – i połączyliśmy je w skuteczną metodę antynowotworową.
      Stosowanie głodówki jest sporym wyzwaniem dla pacjentów nowotworowych. Znacznie łatwiej jest stosować niskokaloryczną dietę roślinną, która powoduje, że komórki reagują tak, jak na głodówkę. Najnowsze odkrycie sugeruje zaś, że połączenie takiej diety z witaminą C może wspomagać walkę z nowotworem.
      Podczas badań in vitro gdy używaliśmy obu metod osobno, zarówno dieta niskokaloryczna jak i witamina C nieco redukowały wzrost nowotworu i w niewielkim stopniu przyczyniały się do zwiększenia liczby ginących komórek. Gdy jednak użyliśmy tych metod razem, miało to dramatyczne skutki, prowadząc do śmierci niemal wszystkich komórek nowotworowych, mówi Longo.
      Zjawisko takie zaobserwowano jedynie w przypadku nowotworów z mutacją KRAS. Mutacja ta występuje w 25% wszystkich nowotworów i w około 50% nowotworów jelita grubego. Guzy z tą mutacją są odporne na większość sposobów leczenia.
      Jednocześnie włosko-amerykańskie badania pozwalają stwierdzić, dlaczego wcześniejsze studia nad użyciem witaminy C w leczeniu nowotworów nie przyniosły pożądanych wyników. Wydaje się, że podawania witaminy C powoduje, że komórki nowotworowe z mutacją KRAS chronią się, zwiększając poziom ferrytyny, proteiny wiążącej żelazo. Zmniejszając poziom ferrytyny naukowcy zwiększyli toksyczność witaminy C dla komórek. Przy okazji odkryto, że pacjenci z nowotworami jelita grubego i wysokim poziomem ferrytyny mają mniejsze szanse na przeżycie.
      Zaobserwowaliśmy, że dieta niskokaloryczna wzmaga terapeutyczny wpływ farmakologicznych dawek witaminy C na nowotwory z mutacją KRAS. Dzieje się tak dzięki regulacji poziomu żelaza i mechanizmowi zaangażowanemu w stras oksydacyjny. To zaś wskazuje szczególnie na gen odpowiedzialny z poziom żelaza – oksygenazę hemową 1, mówi współautorka badań Maira Di Tano.
      Na razie pozytywne efekty nowej metody zaobserwowano w eksperymentach in vitro oraz podczas badań na myszach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Immunoterapia to bardzo obiecująca metoda leczenia wielu nowotworów. Jej skuteczność zależy jednak od tego, czy mamy do czynienia z guzem „gorącym” czy „zimnym”. W przypadku guzów „zimnych”, którymi układ odpornościowy w ogóle się nie zainteresował, immunoterapia nie działa i chorzy leczeni są tradycyjnymi metodami.
      Naukowcy z Pritzker School of Molecular Engineering na University of Chicago donieśli właśnie o stworzeniu systemu, który powoduje, że „zimne” guzy stają się „gorącymi” i można je zaatakować za pomocą immunoterapii.
      Guzy „zimne” to takie guzy, które umknęły uwadze limfocytów T, nie doszło do ataku na nie, więc nie pojawiła się reakcja zapalna. One nie reagują na immunoterapię. Dlatego też osiągnięcie amerykańskich naukowców, zamiana guzów „zimnych” w „gorące”, jest tak ważne.
      Naukowcy z Chicago stworzyli system, który wyszukuje guza i przyczepia się do jego kolagenu. Następnie uwalniana jest proteina IL-12, która wywołuje w guzie stan zapalny, prowokując układ odpornościowy do ataku. Testy na myszach wypadły bardzo obiecująco. Nowa metoda pozwoliła na powstrzymanie rozwoju lub nawet na całkowite zlikwidowanie guzów różnych typów czerniaka i nowotworu piersi. To podejście otwiera nowe możliwości w dziedzinie immunoterapii nowotworów, mówi profesor Jeffrey Hubbell, który jest – obok profesor Melody Swartz i doktora Juna Ishihary – głównym autorem badań.
      Specjaliści zajmujący się immunoterapią skupiają się w ostatnim czasie na inhibitorach punktów kontrolnych. Leki do immunoterapii blokują proteiny zwane punktami kontrolnymi, dzięki czemu limfocyty T są w stanie zidentyfikować i zabić komórki nowotworowe. Jednak, aby metoda ta zadziałała, musimy mieć do czynienia z guzem „gorącym”. A to oznacza, że w wielu bardzo rozpowszechnionych nowotworach, takich jak nowotwory piersi, prostaty, jajników czy trzustki, immunoterapia nie działa, gdyż nowotwory te generują „zimne” guzy.
      Od dawna wiadomo, że cytokina IL-12, która reguluje odpowiedź limfocytów T, może zmieniać guzy „zimne” w „gorące”. Problem jednak w tym, że IL-12 ma tak potężne działanie, że może doprowadzić do śmierci pacjenta. Naukowcy od dawna poszukiwali metody na podanie IL-12 bezpośrednio do guza, bez powodowania efektów ubocznych w całym organizmie.
      W ubiegłym roku Hubbell i jego zespół opracowali system dostarczania leków, w którym lek jest przyczepiany do krążącego w krwi białka, które przyczepia się do kolagenu w miejscu uszkodzenia naczyń krwionośnych. Jako że guzy nowotworowe pełne są przeciekających naczyń krwionośnych, proteina postrzega je jako uszkodzone, przyczepia się do nich i dostarcza lek do guza.
      Teraz badacze postanowili wyposażyć proteinę w IL-12 i wykorzystać tę metodę w terapii z użyciem inhibitorów punktów kontrolnych. Według ich założeń proteina, po wstrzyknięciu do krwioobiegu, miała odnaleźć guz, przyczepić się do niego, uwolnić IL-12 i wywołać w guzie stan zapalny, zamieniając go z „zimnego” w „gorący”.
      Badania na myszach wykazały, że metoda ta działa. Wiele guzów zmniejszyło się, co zwiększyło szanse myszy na przeżycie. Te pozytywne wyniki uzyskaliśmy w guzach, na które inhibitory punktu zwrotnego dotychczas nie działały. Spodziewaliśmy się, że nasza metoda poskutkuje, ale zaskoczyło nas, jak dobre wyniki dawała, mówi Hubbell.
      Jako, że IL-12 jest w nowej metodzie podawana bezpośrednio do guza, całość jest o 2/3 mniej toksyczna niż wcześniej.
      W następnym etapie badań naukowcy chcą dodatkowo zmniejszyć negatywne skutki swojej terapii. Gdy im się to uda, chcą rozpocząć testy kliniczne na ludziach.
      Gdy już wiemy, jak zmienić guz „zimny” w „gorący” otwierają się przed nami nieskończone możliwości, cieszy się Hubbell.
      Ze szczegółami badań zapoznamy się na łamach Nature Biomedical Engineering.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tempo rozwoju raka skóry i wątroby – w oparciu o unikatowa na skalę światową hodowlę myszy laboratoryjnych – zbada biolog z Uniwersytetu w Białymstoku. Pomoże to określić, czy szybkość, z jaką zużywamy energię, ma istotny wpływ na powstawanie zmian nowotworowych.
      Które organizmy są najbardziej narażone na choroby nowotworowe? Jakie mechanizmy sprzyjają ich powstawaniu? Kiedy będziemy w stanie skutecznie z nimi walczyć? Na te pytania odpowiedzi szuka dr Sebastian Maciak z Wydziału Biologii Uniwersytetu w Białymstoku.
      Nasze badania będą polegały na obserwacji tempa rozwoju oraz kierunków zmian dwóch typów nowotworowych: raka skóry i wątroby. Przeprowadzimy również molekularną analizę wybranych genów, mogących odpowiadać za powstawanie tych chorób – tłumaczy naukowiec.
      Na swoje badania otrzymał pod koniec ubiegłego roku blisko 450 tys. zł z NCN. Będzie je prowadził we współpracy z Uniwersytetem Medycznym w Białymstoku.
      Każdy z nas w swoim najbliższym otoczeniu ma z pewnością kogoś, kto choruje lub zmarł na raka. Stąd naturalne wydają się pytania powtarzane w mediach, na ulicy, czy przy rodzinnym stole: kiedy naukowcy odkryją lek na choroby nowotworowe lub czy w ogóle będziemy w stanie zapobiegać ich rozwojowi? Szczególnie interesuje mnie to drugie pytanie – mówi dr Sebastian Maciak z Wydziału Biologii UB.
      Badania będą prowadzone na unikatowej hodowli myszy laboratoryjnych. Myszy te są sztucznie selekcjonowane pod względem tempa metabolizmu podstawowego - wysokiego i niskiego. Zwierzęta różnią się od innych myszy m.in. wielkością komórek budujących ich organizmy, ale też i innymi cechami, bezpośrednio związanymi z metabolizmem. Jest to m.in. zdolność do odpowiedzi immunologicznej czy podatność na zatrucie substancjami szkodliwymi, co z kolei przekłada się na tempo starzenia się komórek i możliwość powstawania raka.
      Zróżnicowanie tempa metabolizmu, czyli szybkość, z jaką zużywamy energię, jest cechą charakterystyczną wielu zwierząt, w tym ludzi. Proponowane do badań zwierzęta stanowią zatem interesujący model do testowania zmian rakowych ze względu na istotne podobieństwo tych nowotworów do ich odpowiedników występujących u ludzi – wyjaśnia dr Sebastian Maciak.
      Naukowiec zamierza określić, czy szybkość z jaką zużywamy energię ma istotny wpływ na powstawanie zmian nowotworowych. Sprawdzi również, jakie cechy naszych komórek predysponują je do wzrostu lub blokowania rozwoju raka.
      Badania dają nam unikalną szansę na precyzyjną analizę istotnych, do dziś pomijanych, czynników ekofizjologicznych, pełniących kluczową rolę w procesie nowotworzenia. Uzyskane rezultaty mają ogromny potencjał poznawczy. Mogą wskazać na mechanizmy odpowiedzialne za powstawanie i rozwój obecnie najbardziej śmiertelnych chorób na świecie – ocenia dr Maciak.
      Jego zdaniem prowadzone w Białymstoku badania mogą w praktyce przełożyć się na odpowiednio dobrane diety żywieniowe czy terapie farmakologiczne regulujące tempo metabolizmu u pacjentów chorych na raka albo osób z predyspozycjami do rozwinięcia się zmian nowotworowych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od ponad 40 lat naukowcy przypuszczali, że w naszych organizmach istnieją „metabolony”, zgrupowania enzymów, ułatwiające przeprowadzanie różnych procesów w komórkach. Teraz naukowcom z Penn State jako pierwszym udało się zaobserwować metabolony. Odkrycie może doprowadzić do pojawienia się nowych terapii przeciwnowotworowych.
      Uczeni z Pennsylvania State University połączyli spektrometrię mas z nowatorską metodą obrazowania i obserwowali metabolony zaangażowane w tworzenie puryn. Nasze badania wskazują, że enzymy, nie są przypadkowo rozmieszczone w komórkach, ale występują w formie klastrów, czyli metabolonów, które spełniają konkretne funkcje metaboliczne. Nie tylko dowiedliśmy, że metabolony istnieją, ale odkryliśmy również, że ten konkretny metabolon występuje w pobliżu mitochondriów komórek nowotworowych, mówi profesor Stephen Benkovic.
      Uczeni poszukiwali metabolonu, nazwanego „purynosomem”, o którym sądzono, że przeprowadza syntezę puryn de novo. To proce, w którym powstają puryny, tworzące DNA i RNA. Poszukiwania prowadzono w komórkach HeLa. To linia komórkowa z komórek raka szyjki macicy, pobranych w 1951 roku od Henrietty Lacks. To jedne z najważniejszych linii komórkowych w badaniach medycznych. Uważane są za „nieśmiertelne”, gdyż mogą rozmnażać się w nieskończoność.
      Wykazaliśmy, że szlak biosyntezy puryn de novo (DNPB) jest przeprowadzany przez purynosomy składające się z co najmniej 9 enzymówi działających synergicznie, dzięki czemu ich całkowita aktywność wzrasta co najmniej 7-krotnie, wyjaśnia profesor Vidhi Pareek.
      Purynosomy, o średnicy mniejszej niż mikrometr, zostały zobrazowane za pomocą nowatorskiej technologii opracowanej przez profesora Nicholasa Winograda. Technika wykorzystuje spektrometrię mas jonów wtórnych z profilowaniem wiązką klastrów jonów (GCIB-SIMS) w celu wykrycia biomolekuł i pozwala na chemiczne obrazowanie pojedynczej komórki. To niezwykle istotne, gdyż mamy tu do czynienia z bardzo małą koncentracją molekuł w indywidualnych komórkach nowotworowych, wyjaśnia profesor Hua Tian.
      Profesor Winograd, który od 35 lat pracuje nad rozwojem nowych technik obrazowania, pozwalających na uzyskanie informacji o procesach chemicznych toczących się wewnątrz pojedynczej komórki, stwierdził: Teraz, pod koniec mojej kariery naukowej w końcu mogę zobaczyć, jak ta technika ujawnia obecność purynosomów i, być może w następnym etapie badań, będziemy mogli obserwować, który z leków przeciwnotoworowych wnika do purynosomów, gdzie może być najbardziej skuteczny.
      Bardzo ważnym spostrzeżeniem jest odkrycie, że niewielka odległość między purynosomami a mitochondriami wywołuje efekt tunelowania i ułatwia wykorzystanie substratów generowanych w mitochondriach w procese syntezy puryn.
      Nasze eksperymenty pokazały, że efektywność biosyntezy puryn de nowo jest zwiększona dzięki tunelowaniu, a obecność purynosomów w pobliżu mitochondriów jest bardzo ważna dla tego procesu. To odkrycie otwiera drzwi do badań nad nową klasą leków przeciwnowotworowych, na przykład molekuły, która oddalałaby purynosomy od mitochondriów, stwierdza Benkovic.
      Odkrycie szczegółowo opisano na łamach Science.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy opracowali czuły i swoisty test z krwi, który pomaga wykryć ponad 50 typów nowotworów. Wyniki badań ukazały się w piśmie Annals of Oncology.
      Test opracowany przez firmę GRAIL wykorzystuje całogenomowe sekwencjonowanie bisulfitowe (ang. whole genome shotgun bisulfite sequencing, WGSBS) do określenia wzorca metylacji. W komórkach nowotworowych jest on często wyraźnie inny niż w prawidłowych komórkach. Gdy komórki nowotworowe obumierają, ich DNA z grupami metylowymi dostaje się do krwiobiegu. To właśnie pozakomórkowe DNA (ang. cell-free DNA, cfDNA) z osocza jest analizowane przez nowy test.
      Nasze wcześniejsze badania wykazały, że testy oparte na metylacji dają przy wykrywaniu licznych form nowotworów w próbkach krwi lepsze wyniki niż tradycyjne metody sekwencjonowania DNA. Wyniki nowego studium demonstrują, że takie testy są wykonalną metodą skryningu ludzi pod kątem szerokiej gamy nowotworów - przekonuje dr Geoffrey Oxnard z Dana-Farber Cancer Institute.
      Podczas studium naukowcy pracujący pod przewodnictwem specjalistów z Dana-Farber i Mayo Clinic wykorzystali test do analizy pozakomórkowego DNA z 6689 próbek krwi (2482 pochodziły od osób z nowotworem, a 4207 od osób bez nowotworu). Próbki od pacjentów z nowotworem reprezentowały ponad 50 typów nowotworów, w tym raka piersi, trzustki, jajnika czy jelita grubego, a także białaczkę limfocytową i szpiczaka mnogiego.
      W ramach swoich badań naukowcy stworzyli też maszynowy model diagnozujący. Trenowano go na zestawie 4720 próbek, a sprawdzono na osobnym zestawie 1969 próbek. Maszyna uzyskała stałą wysoką swoistość sięgającą 99%. Czułość rozpoznania była uzależniona od tego, czy model miał do rozważenia wszystkie możliwe nowotwory, czy też jedynie określony ich zestaw. W tym drugim przypadku trafność diagnozy była zdecydowanie wyższa.
      Ogólna swoistość testu wynosiła 99,3%. Czułość dla stopni zaawansowania I-III dwunastu wybranych rodzajów nowotworów, odpowiadających za ~63% nowotworowych zgonów w USA rocznie - raka odbytu, raka pęcherza moczowego, raka jelita grubego, raka przełyku, nowotworów głowy i szyi, nowotworów wątroby i przewodów żółciowych, raka płuca, chłoniaka, raka jajnika, raka trzustki, raka żołądka i nowotworów komórek plazmatycznych - wynosiła 67,3%. O ile w grupie tych 12 nowotworów czułość dla stopnia I wynosiła 39%, o tyle dla stopni II, III i IV wynosiła, odpowiednio, 69%, 83% i 92%. Widać więc wzrost czułości wraz ze wzrostem stopnia zaawansowania nowotworu.
      Tkanka pochodzenia (ang. tissue of origin, TOO) była przewidywana w 96% próbek z sygnałem nowotworowym; wśród nich lokalizację TOO trafnie określono w 93%.
      Nasze wyniki pokazują, że opisywane podejście - testowanie cfDNA z krwi - pozwala wykryć szeroką gamę typów nowotworów we wszelkich stopniach zaawansowania, z czułością i swoistością zbliżającą się do poziomu koniecznego do skryningu na poziomie populacyjnym - podsumowuje Oxnard.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...