Bilim İnsanları, Kanser Hücrelerine Nüfuz Edip Öldürebilen “Nano Makineler” Geliştirdi


Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (KIST) İleri Biyomoleküler Tanıma Merkezi'nden Dr. Youngdo Jeong başkanlığındaki araştırma ekibi , hücre zarına nüfuz eden ve moleküler hareketler yoluyla hücreyi öldüren yeni bir biyokimyasal nanomakinenin geliştirildiğini bildirdi.


Kanser, vücudun herhangi organ ya da dokusundaki hücrelerin kontrolsüz çoğalması ve büyümesi sonucu ortaya çıkan bir hastalık tablosudur. Kanser oluştuğu dokuya göre adlandırılır. 200'den fazla tipi tespit edilmiştir. En sık görülen ve ölüme yol açan kanser türleri akciğer, mide, karaciğer, kolon ve meme kanseridir. Kanser oluştuğu bölgeden başka organ ve dokulara yayılırsa, buna metastaz denir.

Normalde bağışıklık sistemi anormal hücreleri yakalar ve yok eder. Ancak kanser hücreleri bağışıklık sisteminden kaçabilirler. Normal vücut hücrelerinde olağan olan hücre ölümü kanser hücrelerinde görülmez.

Kanser oluşumunda ana etken genetik yapının yani DNA'nın doğuştan ya da edinsel etkenlerle bozulmasıdır. Ailenizde kanserli bireyler varsa kansere yakalanma riskiniz fazladır. Ancak yaşamınız boyunca maruz kaldığınız radyasyon, toksik maddeler, bazı virüsler ve sahip olduğunuz bazı hastalıklar kansere yol açabilirler.

Proteinler her biyolojik süreçte yer alırlar ve vücuttaki enerjiyi mekanik hareketlerle yapılarını değiştirmek için kullanırlar. Proteinlerdeki küçük yapısal değişikliklerin bile biyolojik süreçler üzerinde önemli bir etkisi olduğu için biyolojik 'nanomakineler' olarak adlandırılırlar. Hücresel ortamda hareketi uygulamak için araştırmacılar, proteinleri taklit eden nanomakinelerin geliştirilmesine odaklandılar. Ancak hücreler, bu nanomakinelerin etkisine karşı kendilerini savunmak için çeşitli mekanizmalar kullanırlar. Bu, tıbbi amaçlar için kullanılabilecek nanomakinelerin ilgili herhangi bir mekanik hareketini kısıtlar.

Nanomakine Moleküler Makine Sistemi

KIST-UNIST ortak araştırma ekibi tarafından geliştirilen nanomakine, etki mekanizmasının yanı sıra kanser hücrelerine seçici olarak nüfuz eder ve öldürür.

Ortak araştırma ekibi, büyük yapı ve hareketli birimlerin ekseninin hiyerarşik olarak ayrıldığı proteinlerin hiyerarşik yapısına odaklandı. Bu nedenle, eksen etrafında yalnızca belirli parçalar hareket edebilir. Mevcut nanomakinelerin çoğu, büyük yapının hareketli bileşenleri ve ekseni aynı katman üzerinde bulunacak şekilde tasarlanmıştır. Böylece, bu bileşenler, belirli bir parçanın istenen kontrolünü zorlaştıran eşzamanlı harekete geçer.

2 mm çapındaki altın nanoparçacıkların, çevredeki ortama göre katlanabilen ve açılabilen moleküllerle sentezlenmesi ve birleştirilmesiyle hiyerarşik bir nanomakine üretildi. Bu nanomakine, büyük eksen yapıları olarak işlev görmek üzere mobil organik moleküller ve inorganik nanopartiküllerden oluşuyordu ve hareket ve yönü, hücre zarına ulaştığında, nanomakinenin doğrudan nüfuz etmesine yol açan mekanik bir katlama/açılma hareketi ile sonuçlanacak şekilde tanımladı. hücre, organelleri yok eder ve apoptozu indükler. Bu yeni yöntem, terapötik ilaçlar sağlayan kapsül tipi nanotaşıyıcıların aksine, kanser hücrelerini antikanser ilacı olmadan mekanik hareketlerle doğrudan öldürür.

Ardından, kanser hücrelerini seçici olarak öldürmek için mekanik hareketi kontrol etmek için nanomakine üzerine bir mandal molekülü geçirildi. Dişli mandal molekülü, yalnızca düşük pH ortamında salınacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, nispeten yüksek pH'lı (yaklaşık 7.4) normal hücrelerde nanomakinelerin hareketleri kısıtlandı ve hücreye nüfuz edemediler. Bununla birlikte, kanser hücrelerinin etrafındaki düşük pH ortamında , mandal molekülleri çözülerek mekanik hareket ve hücre penetrasyonuna neden oldu.

Dr. Jeong, “Geliştirilen nanomakine, çevrelerine göre şekillerini değiştirerek biyolojik işlevleri yerine getiren proteinlerden ilham aldı. İlaçsız nanomakinelere bağlı moleküllerin mekanik hareketleriyle onları öldürmek için kanser hücrelerine doğrudan nüfuz eden yeni bir yöntem öneriyoruz. Bu, mevcut kemoterapinin yan etkilerinin üstesinden gelmek için yeni bir alternatif olabilir.”

Çalışma, Enerji ve Kimya Mühendisliği Okulundan Profesör Sang Kyu Kwak, Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (UNIST) Kimya Bölümünden Profesör Ja-Hyoung Ryu ve Füzyon Biyoteknolojisinden Dr. Chaekyu Kim ve ekibinin ortaklığıyla yapıldı.

Kaynak: https://scitechdaily.com/scientists-develop-nanomachines-that-can-penetrate-and-kill-cancer-cells/