Nanobots kan være nøglen til at bekæmpe blærecancer

En ny studie udforsker brugen af nanobots til at distribuere tumor-dødelige mediciner mere effektivt til patienter. Forskerne anvendte små selvpropellerende maskiner, der kunne trænge dybere ind i blærecancer-tumorer i forhold til nuværende metoder. Resultaterne kan have en gennemgribende effekt på behandlingen i fremtiden. Her er alt, du behøver at vide.

Blærecancer

Blærecancer er en af de førende årsager til død verden over. En nylig studie af den amerikanske kræftforening projekterede, at omkring 82.000 mennesker vil blive diagnosticeret med blærecancer i 2023 alene. Af disse diagnosticerede vil omkring 16.500 ikke overleve prøvelsen. Det er derfor let at se, hvorfor der er betydelig indsats for at hjælpe med at reducere antallet af mennesker, der vil blive ramt af blærecancer i de kommende år.

De primære årsager til blærecancer er rygning, arbejdspladsexposition for carcinogener, kostfaktorer, gener, dieseludstødnings eksposition og radioterapi. Bemærkelsesværdigt er, at omkring 75% af bekræftede blærecancer-tumorer er ikke-muskel-invasiv, hvilket betyder, at kræften kun er lokaliseret på den indre lag af celler.

Nuværende behandling

De nuværende metoder til at behandle blærecancer er effektive og ikke farlige. However, de efterlader meget plads til forbedring. Den mest almindelige procedure indebærer administration af medicin direkte til blæren. Problemet med at behandle blæren i forhold til andre organer er, at den er designet til at udskille giftstoffer med urin konstant.

Denne urin, kombineret med sedimentation, resulterer i en lav terapeutisk effektivitet. Medicin kan have svært ved at fuldt ud diffuse i en urin-rig miljø, der konstant udskifter væsker for at forblive ren. Derudover er det svært at få medicinen i alle hjørner af blæren, hvilket resulterer i, at nogle celler ikke bliver behandlet.

Disse ubehandlede celler kan blive fremtidige tumorer og føre til, at patienten skal gennemgå multiple procedurer og overvågning for at sikre effektivitet i de følgende 5 år efter behandling. Heldigvis har forskere brugt mange år på at finde ud af den bedste måde at levere disse livs-givende mediciner på, og denne seneste udvikling viser massiv potentiale.

Nanobots-studie

Studiet, “Urease-powered nanobots for radionuclide bladder cancer therapy,” blev offentliggjort i Nature Nanotechnology. I artiklen diskuterer videnskabsmændene brugen af radiomærkede mesoporøse silika-baserede urease-powered nanobots til at forbedre blærecancer-behandlingsprocedurer. Specifikt ønskede ingeniørerne at se, hvordan nanopartiklerne trængte ind i blærevæggen og spredte sig over organet.

Source – Bioengineering of Catalonia (IBEC) and CIC biomaGUNE.

Nanomaskiner

De nanobots, der blev brugt i denne eksperiment, er formet som porøse sfærer. De er lavet af silika og er designet til at selv-propellere, når de udsættes for proteinet urease, der findes i urin. Forskerne overvågede, hvordan de silika-nanopartikler (MSNPs) bevægede sig omkring i organet og nåede de dybeste hjørner. Specifikt bevægede nanobots sig ved hjælp af ammoniak og CO2, der blev skabt af den asymmetriske nedbrydning af urease omkring enheden.

Test

Testfasen involverede to laboratoriemus, vivo og ex vivo. Begge mus havde blærecancer-tumorer, der var lokaliseret dybt inden i deres organer. Forskerne indsprøjtede nanopartikler direkte i patienterne, så holdet kunne studere nanpartiklernes manøvringsevne og deres akkumulation inden i organet. Bemærkelsesværdigt blev musene sat til at skifte position hver 30. minut for at hjælpe med at facilitere en ligelig fordeling over organet. Her er, hvad der blev lært.

Murine tests

Murine tests blev brugt til at studere niveauet af penetration, der blev opnået af nanopartiklerne. For at udføre dette opgave brugte holdet radio-jodinerede nanobots. Holdet afhængigt af den almindelige brug af Jod-131 og positronemissionstomografi (PET) billedgivning for at se, hvilke lag der blev behandlet.

Optisk system

Ingeniørerne skabte et nyt fluorescensmikroskopi-system udviklet på IRB Barcelona. Dette nye optiske testprocess giver en dyb 3D-model, der demonstrerer penetrationens niveau over organet. Specifikt et system, der brugte mærkefri optisk kontrast baseret på polarisationsafhængig spredt lys-sheets mikroskopi af rensede blærer, gjorde processen lettere. Det eliminerede lyset, der normalt blev refrakteret af leveren, hvilket gjorde det meget lettere at bekræfte nanopartiklernes bevægelse.

Resultater

Testresultaterne var øjenåbnende. Den nye proces var i stand til at opnå langt bedre fordeling og penetration i forhold til traditionelle metoder. Specifikt reducerede en enkelt dosis af urea-powered, radionuclide-bærende nanorobots succesfuldt størrelsen af tumorerne hos testsubjekterne med 90%. Interessant var, at holdet opdagede, at nanobots kunne bryde ned væggen af blæren og den ekstracellulære væg af tumoren ved at ændre pH-niveauer.

Fordele

Der er flere fordele, som den nye blærecancer-studie gør muligt. For det første viser den forbedret diffusion og blandings-evne. Som sådan gør den behandlinger mere effektive. De selvpropellerende nanobots kan trænge ind i og sprede sig over blæren ved hjælp af urin som katalysator, hvilket skaber en mere effektiv tilgang.

Pierce tumor-væg

Den nye proces sendte nanobots i collision med urotheliet. I fortiden reducerede denne proces effektiviteten af procedurerne, fordi væggen forhindrede en del af medicinen i at trænge ind. Den nye studie fandt, at større tumor-penetration blev opnået, da nanobots blev tiltrukket af og let trængte ind i den svampede overflade af blæren.

Enkelt behandling

Traditionelle blærecancer-behandlinger kan kræve i gennemsnit 6-14 hospitalbehandlinger. Mange behandlinger kan inkludere invasiv kirurgi, der tager sin pris på patienten. Disse besøg tilføjer op til den samlede tid, der bruges til at behandle denne livstruende sygdom. Nanopartikel-behandlingsprocessen lover at reducere denne behandling til en enkelt visit, hvilket frigør meget nødvendig tid og ressourcer for sundhedsprofessionelle og patienter.

Reduceret omkostninger

Blærecancer er en af de dyreste sygdomme i verden at behandle. I gennemsnit kan en patient ende med at bruge mellem $40.000 og 190.000 til at behandle denne sygdom. Af disse omkostninger går 60% tilbagevendende behandlinger. Ifølge en studie udført af “Økonomiske aspekter af blærecancer: hvad er fordelene og omkostningerne?”, kan tilbagevendende medicinomkostninger være så høje som $800 per måned.

Den nye proces reducerer hospitalisation og behandlingstider og omkostninger betydeligt. Velvalgt gør nanobots ikke kræver så megen overvågning og opfølgning, fordi de er mere effektive til at behandle alle lag af blæren. Eliminering af disse inficerede lommer sikrer, at der ikke er fremtidige komplikationer, der dannes på grund af rester af kræftceller, der bliver aktive igen.

Effektivitet

En anden stor grund til, at denne nye metode kan være fremtiden, er, at den forbedrer effektiviteten betydeligt. Sundhedsprofessionelle kan bruge lavere doser, hvilket betyder færre bivirkninger for patienter og højere helingsrater. Studiet viser, at nanobot-leveret behandling er langt mere effektiv end passive medicin-administrationsstrategier.

Forskere

Flere forskerhold, ledet af Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) og CIC Imagine, deltog i denne studie. Hovedforskeren på projektet var Samuel Sánchez, PhD, ICREA-forskningsprofessor. Medlederen på papiret er Jordi Llop, PhD, en forsker på CIC biomaGUNE. Bemærkelsesværdigt var der også deltagelse fra forskere på Autonomous University of Barcelona (UAB).

To virksomheder, der kan drage fordel af denne studie

Mange deltagere i sundhedssektoren kunne implementere resultaterne fra denne studie for at levere mere effektive og lavere omkostningsbehandlinger til patienter. Disse virksomheder har en fremragende position på markedet og har ofte introduceret nye strategier og metoder i fortiden. Som sådan kunne de let integrere nanobots i deres fremtidige tilbud og høste mange fordele fra tilføjelsen.

1. ImmunityBio

(IBRX )

ImmunityBio indtrådte markedet i 2014. Det blev grundlagt af Dr. Patrick Soon-Shiong for at levere fremme cancer- og infektionssygdomsbehandling og -behandlinger. Virksomheden formåede at skabe en niche på det kliniske biotek-marked på grund af dens pionerindsats, der inkluderer at blive en af kun en håndfuld offentligt handlet virksomheder til at sikre FDA-godkendelse for deres nye blærecancer-behandlinger.

Virksomhedens mest populære tilbud, ANKTIVA, er nu dækket af de fleste forsikringsselskaber. Denne godkendelse og støtte fra forsikringsselskaberne har katapulteret ImmunityBIO til toppen af industrien i forhold til potentiel vækst. Bemærkelsesværdigt har IBRX-aktien set nogle tilbageslag i løbet af det sidste år, med virksomheden, der hævder en $1M tab sidste år.

Dettes tab ses som midlertidigt af mange handlere og flere analytikere forudser, at aktien vil se betydelige gevinster, da virksomheden afslører nye blærecancer-behandlinger og mediciner, den har forsket og udviklet i løbet af de sidste par år. Integration af nanoteknologi i deres strategier kunne drive indtægter til nye højder ved at reducere omkostninger og forbedre effektivitet ved lavere doser.

2. Amgen Inc

(AMGN )

Amgen er en anden fremme sundhedsleverandør, der fokuserer på cancer-behandlinger. Virksomheden har flere produkter, der hjælper dem, der lider af hjertekarsygdomme, onkologi/hæmatologi, inflammation, neurologiske lidelser, knoglesundhed og nefrologi. Dens brede dækning har hjulpet virksomheden med at sikre en plads som en af de mest aktive behandlingsudbydere tilgængelige.

Amgen er bedst kendt for sin Bispecific T-cell Engager (BiTE) terapi, Blincyto. Denne terapi modtog FDA-godkendelse og er nu i brug af tusinder af patienter, der behandler leukæmi og lymfom. I fremtiden kunne virksomheden udnytte nanobot-leveringsmetoden til at forbedre deres tilbud og forbedre resultaterne yderligere.

Bemærkelsesværdigt fortsætter Amgen med at udvide deres tilbud og teknologi. Virksomheden åbnede nyligt en biomanufacturing-fabrik og har samarbejdet med AI-specialisten Nvidia for at integrere teknologien i deres processer. Bemærkelsesværdigt har AI-systemer været instrumental i at reducere lægemiddelforskningsomkostninger over hele linjen og de ses som en positiv for handlere.

Fremtiden for blærecancer-behandling

Fremtiden ser lys ud for dem, der lider af blærecancer. Trods sygdommen stadig kræver tusinder af liv hvert år, viser fremskridtene i forskning og udvikling af effektive behandlinger en fremtid, hvor inficerede mennesker kan få adgang til behandlinger mere let. Derudover vil disse behandlinger være mindre invasive. Her er nogle andre cool fremtidige tendenser, der kunne påvirke blærecancer-behandlinger i fremtiden.

3D-printede organer

3D-print-sektoren har gjort nogle fremskridt på det medicinske marked i de sidste 5 år. I dag er der 3D-printere, der kan printe biomaterialer. Målet er at kunne fuldt ud 3D-printe organer kort tid. Disse printede organer kunne forbedre livene for millioner af mennesker, der i øjeblikket kræver behandling.

Derudover ses 3D-printede organer af NASA og andre rumagenturer som en kritisk komponent i dyb rumrejse. Disse enheder ville blive brugt som lav-vægtsmuligheder for fremtidige rumeksploratorer, der sandsynligvis vil være på en enkelt rejse under de tidlige rejser.

AI-onkologi

En anden stor udvikling på markedet er den yderligere integration af AI-systemer. Disse systemer er blevet brugt i næsten alle aspekter af markedet. Der er AI-systemer i verden, der kan diagnosticere, behandle og forebygge kræft bedre end ældre muligheder. Disse procedurer vil kun blive bedre, da AI-modellerne forbedres over de kommende måneder.

Blærecancer – vores dage er talte

Det er altid imponerende, når du ser nanobots brugt til at forbedre sundheden. Disse små enheder fanger ofte en dårlig rygte som potentielt ustopelige mini-robotter, men virkeligheden er meget anderledes. Disse små enheder åbner døren for en mere sund og sporbart livsstil. Som sådan kan den forskning, der er leveret i denne studie, bana vejen for en fremtid med langt færre kræftdødsfald.

Lær om andre cool robot projekter nu.