Изучая биомеханику рака груди и мочевого пузыря, проекты Mechano-Control и Edit разрабатывают новые способы выявления и лечения рака, которые могут открыть новые возможности в исследованиях рака
Вылечить рак – безусловно, одна из самых сложных задач 21 века. Вызванный генетическими мутациями, которые превращают здоровые клетки в опухолевые, это второй по величине убийца в ЕС после болезней сердца. В 2020 году 2.У 7 миллионов человек в Европейском Союзе был диагностирован рак, а еще у 1.3 человека погибли из-за этого, в том числе более 2000 в молодом возрасте. При отсутствии контроля заболеваемость раком может увеличиться на 24% к 2035 году, что сделает его ведущей причиной смерти в ЕС.
Два новаторских проекта – Mechano-Control и Edit, финансируемые программой FET Европейской комиссии, которые сосредоточены на раке груди и мочевого пузыря соответственно, могут предоставить необходимые инструменты для лучшего выявления и лечения их неинвазивным способом.
Проект Mechano-Control состоит из многопрофильной группы исследователей под руководством Института биоинженерии Каталонии. Запущенный в 2017 году, его цель заключалась в том, чтобы лучше понять, как механические силы, управляющие фундаментальными биологическими процессами, такими как эмбриональное развитие, рост опухоли и заживление ран, могут открыть новые возможности в исследованиях рака.
Команда сосредоточилась на солидном раке, при котором узелки твердых тканей обнаруживаются в груди и, если их не лечить, могут перерасти в опухоль и распространиться на остальную часть тела. Следовательно, поскольку укрепление тканей является не только диагностическим фактором, но также может способствовать прогрессированию опухоли, проект изучает роль механических сил, действующих в клетках на разных уровнях, от поведения отдельной молекулы до отдельной молекулы. клетка, целая ткань.
Наблюдая за силами внутри внеклеточного матрикса (ЕСМ) – сети, состоящей из внеклеточных макромолекул и минералов, которые обеспечивают структурную и биохимическую поддержку окружающим клеткам, – и того, как его состав может совместно влиять на поведение клеток, команда пытается разработать имитацию этого матрикса. , где они могут динамически изменять свои свойства.
Они могут сделать матрицу более жесткой или мягкой, применяя различные виды света. Идея состоит в том, что клетки меняют свое поведение, когда они находятся в жестком месте; они дополнительно укрепляют ткань, выделяя больше матрикса. Если вы убедите клетки, что они не находятся в жестком месте, они перестанут секретировать этот матрикс, тем самым помогая восстановить нормальную консистенцию ткани.
Точно так же проект Edit, запущенный в 2018 году больницей Сан-Раффаэле в Италии в сотрудничестве с семью другими европейскими и израильскими партнерами, использует биомеханический подход к изучению рака. Тем не менее, он фокусируется на внеклеточном матриксе (ЕСМ) мочевого пузыря как на уникальном биомаркере раннего начала рака.
Современные методы визуализации, используемые для обнаружения опухолей, такие как биолюминесценция и магнитный резонанс, недостаточно чувствительны, чтобы распознавать опухолевые клетки в очень малых количествах. Вот почему в технологии проекта используются золотые наностержни (GNR) в качестве внутрипузырных фотоакустических антенн, нацеленных на внеклеточный матрикс, что позволяет создать специальную платформу визуализации. Платформа обеспечивает неинвазивную 3D-визуализацию неопластических модификаций, которые приводят к опухолям, с латеральным разрешением до 30 мкм.
Не только это, но и используемые золотые наностержни могут быть использованы в качестве эффекторов тепловыделения в наномасштабе для целевой фототермической терапии рака. Другими словами, технология предназначена для обнаружения сильно локализованных предраковых областей и уничтожения их с помощью тепла с высокой чувствительностью и специфичностью.
Междисциплинарные подходы, используемые в проектах MechanoControl и Edit, показывают, как новый взгляд на такую общую проблему, как рак, может привести к инновационным решениям. Как мы видели, акцент на биомеханический подход показывает многообещающие новые возможности лечения рака даже за пределами опухолей груди и мочевого пузыря, а их результаты показывают большой потенциал для рынка онкологии в целом.
Но влияние этого подхода на этом не заканчивается. Изучение молекулярных механизмов, которые помогают предсказать реакцию клеток на различные стимулы, также может быть полезно при разработке биоматериалов и в таких областях, как регенеративная медицина, которая включает создание и использование терапевтических стволовых клеток, тканевую инженерию и производство биоматериалов. искусственные органы.