Wenn Jedi-Ritter einen Feind besiegen müssen, zücken sie ihre treuen Lichtschwerter. Dank der Johns-Hopkins-Forscher könnten Ärzte, die Krebs bekämpfen wollen, in Zukunft winzige molekulare NanoSABERs einsetzen, die es ihnen ermöglichen, Tumore auf eine noch nie dagewesene Weise zu untersuchen.
Ein Team unter der Leitung von zwei Forschern – Ishan Barman von der Whiting School of Engineering der Universität und Jeff W. Bulte, Professor für Radiologie und radiologische Wissenschaft an der School of Medicine, der ebenfalls der JHU angehört – ließ sich von dem Prozess inspirieren, den Zellen zum Zusammenbau von Proteinen verwenden Institut für NanoBioTechnologie – hat winzige Sonden entwickelt, die aufleuchten, wenn sie auf bestimmte Enzyme treffen, die in Krebszellen vorkommen. Die Möglichkeit, Tumore in ihrer Gesamtheit – und zwar frühzeitig – darzustellen, könnte die Krebsbildgebung erheblich verbessern, Behandlungsoptionen informieren und die Patientenergebnisse verbessern.
„Dies könnte die Krebsbehandlung grundlegend verändern“, sagte Barman, außerordentlicher Professor für Maschinenbau an der Whiting School, über die selbstorganisierenden biorthogonalen Enzymerkennungssonden (nanoSABER). Die Ergebnisse des Teams erscheinen in Fortgeschrittene Wissenschaft.
Derzeit sind Gewebebiopsien der Goldstandard zur Erkennung der meisten Krebsarten, obwohl sie ungenau sein können und sogar Teile von Tumoren übersehen, die am Rande lauern. Der Ansatz des Johns Hopkins-Teams könnte dieses Problem lösen, indem er es Ärzten ermöglicht, die Krebsaktivität über ganze Tumore hinweg zu visualisieren und so Einblicke in deren mögliche Aggressivität zu gewinnen.
Ein 3D-Bild von nanoSABER in DU145-Zellen. Bildnachweis: Johns Hopkins University
Enzyme, insbesondere Legumain, spielen eine führende Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Krebs.
Das neue Werkzeug des Teams baut sich in Gegenwart dieser krebsrelevanten Enzyme zusammen und sendet ein Signal aus, das dann durch Raman-Spektroskopie erfasst werden kann, eine Visualisierungstechnik, die molekulare Schwingungen analysiert, um Substanzen zu identifizieren und zu charakterisieren. Dadurch können die Sonden Krebszellen genau lokalisieren.
Das Johns Hopkins-Team sagt, dass seine Methode es Ärzten auch ermöglichen könnte, die Anreicherung von Krebsmedikamenten in Tumoren während der Behandlung genauer zu überwachen und so einen Hinweis darauf zu geben, wie gut diese Behandlungen wirken.
„Die Fähigkeit der Sonden, einen klaren Blick auf die molekulare, zelluläre und Gewebeebene zu ermöglichen, bietet eine umfassende Perspektive“, sagte Hauptautor Swati Tanwar, Postdoktorand im Maschinenbau. „Es ist unerlässlich zu verstehen, was wirklich an den Tumorrändern passiert, um eine vollständige Entfernung des Krebses sicherzustellen und die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Auftretens zu minimieren.“
Zu den Co-Autoren der Studie bei Johns Hopkins gehören Behnaz Ghaemi, Piyush Raj, Aruna Singh, Lintong Wu, Dian R. Arifin und Michael T. McMahon. Zum Team gehörte auch Yue Yuan von der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas.
Mehr Informationen:
Swati Tanwar et al., Eine intelligente intrazelluläre selbstassemblierende bioorthogonale aktive Raman-Nanosonde für die gezielte Tumorbildgebung, Fortgeschrittene Wissenschaft (2023). DOI: 10.1002/advs.202304164