Nutzung der Nanotechnologie zum Verständnis des Tumorverhaltens

Eine neue Studie von Pre-Ph.D. Der Forscher Pablo S. Valera demonstriert das Potenzial der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS) zur Erforschung von Metaboliten, die von Krebszellen in der Krebsforschung abgesondert werden.

Die Studie wurde von den Ikerbasque-Forschungsprofessoren Luis Liz-Marzán (von CIC biomaGUNE) und Arkaitz Carracedo (von CIC bioGUNE) geleitet und an der andere Forscher beider Zentren – auch Mitglieder des Networking Biomedical Research Center (CIBER) – teilgenommen haben Darüber hinaus liefert es wertvolle Informationen, um spezifischere Experimente anzuleiten, um die Funktion solcher Metaboliten aufzudecken, die in der Mikroumgebung oder Umgebung des Tumors abgesondert werden, was zu neuen Therapiestrategien führen könnte.

Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.

Die Tumormikroumgebung ist ein komplexes Ökosystem, das durch Interaktionen zwischen Tumor und gesunden Zellen entsteht. Es ist ein dynamisches Pseudoorgan, das die Entstehung und das Fortschreiten von Krebserkrankungen bestimmt. Obwohl sich die Aufmerksamkeit traditionell auf die durch Proteinbotenstoffe vermittelte interzelluläre Kommunikation konzentrierte, richtete sich die Aufmerksamkeit in letzter Zeit auf Metaboliten (oder kleine Verbindungen), die von Tumoren in den extrazellulären Raum abgesondert werden.

Herkömmliche Techniken zur Verfolgung dieser Metaboliten in komplexen zellulären Kontexten sind begrenzt, aber die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) hat sich aufgrund ihrer einfachen Bedienung als vielversprechende Alternative herausgestellt.

In dieser Studie schlägt eine SERS-basierte Strategie vor, „Metaboliten zu untersuchen, die von Tumorzellen abgesondert werden, denen Methylthioadenosinphosphorylase fehlt (ein häufiges genetisches Ereignis, das mit einer schlechten Prognose bei verschiedenen Krebsarten wie Brustkrebs und Glioblastom verbunden ist)“, erklärte Valera. SERS „ist eine spektroskopische Technik, die Goldnanopartikel verwendet, um Moleküle in einer Bioflüssigkeit zu erkennen. Es ist eine ziemlich schnelle Technik, bei der keine Vorbehandlung der Proben erforderlich ist“, fügte er hinzu.

Zellulare Kommunikation, die durch von Tumorzellen abgesonderte Metaboliten hervorgerufen wird

Mithilfe von SERS entdeckten die Forscher, dass diese Zellen Purinmetaboliten absondern, die von gesunden Zellen verstoffwechselt werden können, was zu molekularen Veränderungen führt, die mit der Aggressivität von Krebs in Einklang stehen. Dies erklärt die bisher noch nie beobachtete Neuprogrammierung der Tumorumgebung bei Krebserkrankungen mit Methylthioadenosinphosphorylase-Unterdrückung.

„Wir konnten diesen Metaboliten nicht nur in Tumorzellen, sondern auch in den übrigen gesunden Zellen, die mit den Tumorzellen in Kontakt stehen, nachweisen. Damit haben wir herausgefunden, dass es einen Zusammenhang zwischen Tumorzellen und gesunden Zellen gibt.“ Metabolit, und dass es auch das Verhalten gesunder Zellen verändert, so dass sie in gewissem Maße die Entwicklung des Tumors unterstützen“, sagte Valera.

Es sei darauf hingewiesen, dass „die Aufklärung der Komplexität solcher Wechselwirkungen bei Krebspatienten wiederum den Weg für neue Therapieansätze ebnen könnte“, fügte er hinzu.

Die erfolgreiche Anwendung von SERS in dieser Studie zeigt, dass diese Technologie die Fähigkeit zur schnellen Erfassung von Stoffwechselinteraktionen in komplexen Umgebungen beschleunigen könnte. Tatsächlich erfüllt die einfache, schnelle Erfassung von Signalen in SERS zusammen mit seiner hohen Empfindlichkeit die Anforderungen, ein erstklassiges Werkzeug zu sein, das anschließend spezifischere Analysen leiten kann.

Durch die Überwachung mit komplementären Techniken kann ein vollständiges Bild des Stoffwechselstatus der Tumormikroumgebung gewonnen werden. Es ist auch wichtig hervorzuheben, dass eine wirksame Synergie zwischen SERS und anderen Analysemethoden nachgewiesen wurde.