Baltymų inžinerijos pažanga suteikia vilties vėžio gydymui

Baltymų inžinerijos pažanga suteikia vilties vėžio gydymui

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Vėžys yra viena iš labiausiai niokojančių diagnozių, kurią žmogus gali gauti, ir tai yra visos visuomenės problema. Nacionalinio vėžio instituto duomenimis, šiais metais Jungtinėse Valstijose bus diagnozuota apie 2 001 140 naujų vėžio atvejų ir nuo šios ligos mirs 611 720 žmonių.

Nors vėžio gydymas per pastaruosius dešimtmečius labai pagerėjo, mokslininkai vis dar lazeriu koncentruojasi į vėžio, ypač atsparių tradicinėms intervencijoms, strategijų kūrimą.

Nauji chemijos ir biomolekulinės inžinerijos profesoriaus Jin Kim Montclare tyrimai gali suteikti vilties vėžiu sergantiems pacientams ateityje. Montclare laboratorija, kuri naudoja pritaikytus dirbtinius baltymus, skirtus žmogaus sutrikimams, vaistų tiekimui ir audinių regeneracijai, naudojant chemijos ir genų inžinerijos mišinį, neseniai paskelbė du dokumentus, kuriuose siekiama kovoti su sunkiai gydomais vėžiais.

Atkūrimo kurso planavimas

Siekdami sukurti veiksmingesnius vėžio gydymo būdus, šie tyrėjai pristatė daug žadantį metodą, naudojant baltymų pagrindu veikiančias priemones. Tyrimas, paskelbtas m Biomedžiagų mokslas pristato naują strategiją, kuri panaudoja daugiavalentių surinktų baltymų (MAP) galią, kad būtų nukreipta į hipoksinius navikus precedento neturinčiu tikslumu ir efektyvumu.

Tradiciniai vėžio gydymo būdai dažnai priklauso nuo pasyvių arba aktyvių nukreipimo mechanizmų, kad terapinės medžiagos būtų tiekiamos į naviko vietas. Tačiau šie metodai turi apribojimų, ypač įveikiant fiziologines ir patologines kliūtis. Siekdama išspręsti šiuos iššūkius, tyrimo grupė sutelkė dėmesį į unikalių naviko mikroaplinkos (TME) savybių, ypač hipoksinių sąlygų, išnaudojimą.

Yra žinoma, kad hipoksija, būdinga daugeliui solidžių navikų, vaidina lemiamą vaidmenį auglio progresavime ir atsparumui gydymui. Nukreipdami į hipoksijos sukeliamą faktorių 1 alfa (HIF1α), pagrindinį ląstelių atsako į žemą deguonies kiekį reguliatorių, mokslininkai siekė sukurti veiksmingesnę navikui būdingų vaistų tiekimo strategiją.

Ankstesnėms pastangoms nukreipti HIF1α trukdė naudojamų peptidų pagrindu pagamintų molekulių nestabilumas ir riboti surišimo gebėjimai. Siekdama įveikti šias kliūtis, komanda kreipėsi į MAP, kurie siūlo aukšto stabilumo ir daugiavalentiškumo pranašumus.

Semdamiesi įkvėpimo iš sėkmingo MAP, nukreipto į COVID-19, kūrimo, mokslininkai sukūrė HIF1α-MAP (H-MAP), priskirdami svarbius HIF1α likučius ant MAP pastolių. Šis naujoviškas dizainas leido sukurti H-MAP, turinčius pikomolinius surišimo afinitetus, gerokai pranokančius ankstesnius metodus. Tyrimai in vivo parodė daug žadančių rezultatų, nes H-MAP veiksmingai susidoroja su hipoksiniais navikais.

„Tai labai daug žadantis rezultatas, naudojant medžiagą, kuri yra skaidoma kūne ir greičiausiai apribos gydymo šalutinį poveikį”, – sakė Montclare. „Mes naudojame savo kūno statybines medžiagas ir naudojame šias baltymų kompozicijas kūnui gydyti – ir čia mes darome didelę pažangą.

Montclare išvados rodo, kad H-MAP turi didelį potencialą kaip tikslinės terapinės priemonės vėžio gydymui. Toliau tobulinant ir tyrinėjant, H-MAP gali pasiūlyti naują tiksliosios medicinos kryptį, suteikdama gydytojams galingą kovos su vėžiu priemonę, tuo pačiu sumažindama šalutinį poveikį ir padidindama terapinį veiksmingumą.

H-MAP kūrimas yra didelė pažanga vėžio terapijos srityje, pabrėžiant novatoriškų metodų, kurie išnaudoja naviko mikroaplinkos sudėtingumą, svarbą. Tyrėjai ir toliau aiškinasi vėžio biologijos sudėtingumą, todėl baltymų pagrindu veikiančios tikslinės medžiagos, tokios kaip H-MAP, suteikia vilties pagerinti vėžiu sergančių pacientų rezultatus ir geresnę gyvenimo kokybę.

Nukreipimas į užsispyrusius krūties vėžio potipius

Tačiau ne visi navikai yra hipoksiniai, o kai kurias vėžio formas nustatyti daug sunkiau nei kitas.

Trigubai neigiamas krūties vėžys (TNBC) kelia didelį iššūkį onkologijos srityje dėl jo atsparumo įprastiems tiksliniams gydymo būdams.

Skirtingai nuo kitų krūties vėžio potipių, TNBC neturi receptorių biomarkerių, tokių kaip estrogenų receptoriai ir žmogaus epidermio augimo faktoriaus receptorius 2, todėl jis nereaguoja į standartinį gydymą. Todėl chemoterapija išlieka pagrindiniu TNBC pacientų pasirinkimu. Tačiau chemoterapijos veiksmingumui dažnai trukdo atsparumo vaistams vystymasis, todėl gydymo rezultatams pagerinti būtini naujoviški metodai.

Pastaraisiais metais išaugo susidomėjimas TNBC chemoterapijos veiksmingumo gerinimu naudojant patobulintas vaistų tiekimo sistemas. Vienas iš perspektyvių būdų yra biologiškai suderinamų medžiagų, įskaitant lipidus, polimerus ir baltymus, naudojimas kaip nešikliai chemoterapiniams preparatams kapsuliuoti. Tarp šių medžiagų baltymų pagrindu pagaminti hidrogeliai tapo ypač patraukliu pasirinkimu dėl jų biologinio suderinamumo, derinamų savybių ir gebėjimo pasiekti kontroliuojamą vaistų išsiskyrimą.

Naujausias proveržis šioje srityje atsirado sukūrus naują baltymų pagrindu pagamintą hidrogelį, žinomą kaip Q8, kuris rodo puikius patobulinimus, palyginti su ankstesnėmis medžiagomis.

Tiksliai sureguliavę hidrogelio molekulines charakteristikas, naudodami mašininio mokymosi algoritmą, mokslininkai sugebėjo sukurti Q8, kad būtų parodytas du kartus didesnis geliacijos greitis ir mechaninis stiprumas. Šie patobulinimai sudaro sąlygas Q8 tapti perspektyvia platforma ilgalaikiam chemoterapiniam pristatymui.

Tyrime, paskelbtame m ACS biomedžiagų mokslas ir inžinerija, tyrėjai ištyrė Q8 terapinį potencialą gydant TNBC in vivo naudojant pelės modelį. Pažymėtina, kad doksorubicino, kapsuliuoto į Q8, tiekimas žymiai pagerino naviko slopinimą, palyginti su įprastu gydymu vien doksorubicinu.

Šis pasiekimas yra svarbus etapas kuriant neinvazinius ir tikslinius TNBC gydymo būdus, suteikiančius naujų vilčių pacientams, susiduriantiems su šia agresyvia krūties vėžio forma.

Q8 sėkmė pabrėžia didžiulį baltymų pagrindu pagamintų hidrogelių, kaip universalių vaistų tiekimo vėžio gydymo platformų, potencialą. Išnaudodami unikalias šių medžiagų savybes, mokslininkai gali įveikti ilgalaikius iššūkius, susijusius su chemoterapija, įskaitant prastą vaistų biologinį prieinamumą ir atsparumą.

Žengiant į priekį, tolesnė baltymų inžinerijos ir hidrogelio projektavimo pažanga žada revoliuciją pakeisti vėžio gydymo paradigmas, suteikdama atnaujintą optimizmą pacientams, kovojantiems su TNBC ir kitais sudėtingais piktybiniais navikais.

Teikia NYU inžinerijos mokykla