Nanobotar kan vara nyckeln till att bekämpa blåscancer

En ny studie undersöker användningen av nanobotar för att distribuera tumördödande mediciner mer effektivt till patienter. Forskarna använde små självdrivande maskiner som kunde tränga djupare in i blåscancertumörer jämfört med nuvarande metoder. Resultaten kan få en genomslagseffekt på framtida behandlingar. Här är allt du behöver veta.

Blåscancer

Blåscancer är en av de ledande dödsorsakerna världen över. En nyligen publicerad studie av American Cancer Society förutspådde att omkring 82 000 personer kommer att diagnostiseras med blåscancer enbart år 2023. Av de diagnostiserade kommer omkring 16,5 000 inte att överleva sjukdomen. Därför är det lätt att förstå varför det läggs så stor insats på att minska antalet personer som drabbas av blåscancer under de kommande åren.

De främsta orsakerna till blåscancer är rökning, exponering för cancerframkallande ämnen på arbetsplatsen, kostfaktorer, gener, dieselavgaser och strålbehandling. Noterbart är att omkring 75 % av bekräftade blåscancertumörer är icke-muskelinvasiva, vilket betyder att cancern endast är belägen i det inre cellskiktet.

Aktuell behandling

De nuvarande metoderna för att behandla blåscancer är effektiva och ofarliga. De lämnar dock mycket utrymme för förbättring. Den vanligaste proceduren innebär att läkemedel administreras direkt i blåsan. Problemet med att behandla blåsan jämfört med andra organ är att den är konstruerad för att kontinuerligt spola ut toxiner med urin.

Denna urin, i kombination med sedimentering, resulterar i låg terapeutisk verkningsgrad. Läkemedel har svårt att fullt diffundera i en urinrik miljö som ständigt byter vätska för att hålla sig ren. Dessutom är det svårt att få medicinen till alla hörn av blåsan, vilket leder till att vissa cellskikt förblir obehandlade.

Dessa obehandlade celler kan bli framtida tumörer och leda till att patienten måste genomgå flera procedurer och övervakning för att säkerställa effektiviteten under de följande fem åren efter behandlingen. Lyckligtvis har forskare lagt många år på att ta reda på det bästa sättet att leverera dessa livsviktiga läkemedel, och den senaste utvecklingen visar enorm potential.

Studie om nanobotar

Studien, “Urease-powered nanobots for radionuclide bladder cancer therapy,” publicerades i Nature Nanotechnology. I artikeln diskuterar forskarna användningen av radio‑märkta mesoporösa kiseldioxid‑baserade ureasdrivna nanobotar för att förbättra behandlingsprocedurer för blåscancer. Specifikt ville ingenjörerna se hur nanopartiklarna penetrerade blåsväggen och spreds över organet.

Källa – Bioengineering of Catalonia (IBEC) och CIC biomaGUNE.

Nanomaskiner

Nanobotar som användes i detta experiment är formade som porösa sfärer. De är gjorda av kiseldioxid och är konstruerade för att självdrivas när de utsätts för proteinet ureas, som finns i urin. Forskarna övervakade hur kiseldioxidnanopartiklarna (MSNPs) rörde sig i organet och nådde de djupaste hörnen. Specifikt rör sig nanobotar med hjälp av ammoniak och CO₂ som skapas genom den asymmetriska nedbrytningen av ureas runt enheten.

Test

Testfasen involverade två laboratoriemöss, in vivo och ex vivo. Båda mössen led av blåscancertumörer placerade djupt i deras organ. Forskarna injicerade nanopartiklar direkt i patienterna så att teamet kunde studera nanopartiklarnas manövrerbarhet och deras ansamling i organet. Noterbart var att mössen fick byta position var 30:e minut för att underlätta jämn fördelning i organet. Så här såg resultaten ut.

Murina tester

Murina tester användes för att studera vilken penetrationsnivå som uppnåddes av nanopartiklarna. För att utföra detta använde teamet radio‑jodinerade nanobotar. Teamet förlitade sig på den allmänt använda jod‑131 och positronemissionstomografi (PET) för att exakt se vilka lager som behandlades.

Optiskt system

Ingenjörerna skapade ett nytt fluorescensmikroskopisystem utvecklat vid IRB Barcelona. Denna nya optiska testprocess ger en djupgående 3D‑modell som demonstrerar penetrationsnivåer i organet. Specifikt gjorde ett system som använde etikett‑fri optisk kontrast baserad på polarisation‑beroende spridd ljus‑sheet‑mikroskopi av rensade blåsan processen enklare. Det eliminerade ljuset som vanligtvis bryts av levern, vilket gjorde det mycket lättare att bekräfta nanopartiklarnas rörelse.

Resultat

Testresultaten var ögonöppnande. Den nya processen kunde uppnå mycket bättre spridning och penetration jämfört med traditionella metoder. Specifikt minskade en enda dos av urea‑drivna, radionuklid‑bärande nanoroboter tumörstorleken hos testpersonerna med 90 %. Intressant nog upptäckte teamet att nanobotar kunde bryta ner blåsväggen och tumörens extracellulära vägg genom att förändra pH‑nivåerna.

Fördelar

Den nya studien om blåscancer möjliggör flera fördelar. För det första visar den förbättrad diffusion och blandningsförmåga, vilket gör behandlingarna mer effektiva. De självdrivna nanobotar kan tränga in i och spridas över blåsan med urin som katalysator, vilket skapar ett mer effektivt tillvägagångssätt.

Penetrera tumörväggen

Den nya processen fick nanobotar att kollidera med urothelet. Tidigare minskade detta processens effektivitet eftersom väggen hindrade en stor del av medicinen från att tränga in. Den nya studien fann att större tumörpenetration uppnåddes då nanobotar attraherades till och lätt penetrerade den porösare ytan på blåsan.

Enstaka behandling

Traditionella behandlingar för blåscancer kan i genomsnitt kräva 6–14 sjukhusbesök. Många behandlingar kan inkludera invasiv kirurgi, vilket tar på patienten. Dessa besök adderas till den totala tid som spenderas på att behandla denna livshotande sjukdom. Nanopartikelbehandlingsprocessen lovar att reducera detta till ett enda besök, vilket frigör värdefull tid och resurser för både vårdpersonal och patienter.

Reducerade kostnader

Blåscancer är en av de dyraste sjukdomarna i världen att behandla. I genomsnitt kan en patient spendera mellan 40 000 $ och 190 000 $ på behandling av sjukdomen. Av dessa kostnader går 60 % till återkommande behandlingar. Enligt en studie utförd av “Economic aspects of bladder cancer: what are the benefits and costs?” kan återkommande medicinkostnader nå upp till 800 $ per månad.

Den nya processen minskar sjukhusvistelser samt behandlingstid och -kostnad avsevärt. Dessutom kräver nanobotar mindre övervakning och uppföljning eftersom de är mer effektiva på att behandla alla blåsans lager. Att eliminera dessa infekterade fickor säkerställer att inga framtida komplikationer uppstår på grund av kvarvarande cancerceller som blir aktiva igen.

Effektivitet

En annan stor anledning till att denna nya metod kan bli framtiden är att den avsevärt förbättrar effektiviteten. Vårdpersonal kan använda lägre doser, vilket innebär färre biverkningar för patienterna och högre botningsgrad. Studien visar att nanobot‑levererad behandling är betydligt mer effektiv än passiva läkemedelsadministrationsstrategier.

Forskare

Flera forskargrupper, ledda av Institutet för bioengineering i Katalonien (IBEC) och CIC Imagine, deltog i denna studie. Huvudforskaren i projektet var Samuel Sánchez, PhD, ICREA‑forskningsprofessor. Medförfattaren på artikeln är Jordi Llop, PhD, forskare vid CIC biomaGUNE. Noterbart är att även forskare från Autonoma universitetet i Barcelona (UAB) deltog.

Två företag som kan dra nytta av denna studie

Många aktörer inom hälsosektorn skulle kunna implementera resultaten i denna studie för att erbjuda mer effektiva och kostnadseffektiva behandlingar till patienter. Dessa företag har starka marknadspositioner och har tidigare ofta introducerat nya strategier och metoder. Därför skulle de enkelt kunna integrera nanobotar i sina framtida erbjudanden och skörda många fördelar av tillskottet.

1. ImmunityBio

IBRX Prisdiagram

ImmunityBio (IBRX ) gick in på marknaden 2014. Företaget grundades av Dr. Patrick Soon‑Shiong för att tillhandahålla banbrytande cancer‑ och infektionssjukdomsbehandlingar. Företaget lyckades skapa en nisch på den kliniska biotek‑marknaden tack vare sina banbrytande insatser, inklusive att bli ett av ett fåtal börsnoterade företag som fått FDA‑godkännande för sina nya blåscancert behandlingar.

Företagets mest populära erbjudande, ANKTIVA, täcks nu av majoriteten av försäkringsgivarna. Detta godkännande och stöd från försäkringssektorn har katapulterat ImmunityBIO till toppen av branschen när det gäller potentiell tillväxt. Noterbart är att IBRX‑aktien har sett vissa nedgångar under det senaste året, med företaget som rapporterade en förlust på 1 M $ förra året.

Denna förlust ses som tillfällig av många handlare och flera analytiker förutspår att aktien kommer att se betydande uppgångar när företaget lanserar nya blåscancert behandlingar och mediciner som de har forskat och utvecklat under de senaste åren. Att integrera nanoteknik i deras strategier kan driva intäkterna till nya höjder genom att minska kostnader och förbättra effektiviteten vid lägre doser.

2. Amgen Inc

AMGN Prisdiagram

Amgen (AMGN ) är en annan banbrytande vårdgivare som fokuserar på cancerbehandlingar. Företaget har flera produkter som hjälper personer med kardiovaskulära tillstånd, onkologi/hematologi, inflammation, neurologiska sjukdomar, benhälsa och nefrologi. Dess breda täckning har hjälpt företaget att säkra en plats som en av de mest aktiva behandlingsleverantörerna.

Amgen är mest känt för sin Bispecifika T‑cell‑engagerare (BiTE)‑terapi, Blincyto. Denna terapi fick FDA‑godkännande och används för närvarande av tusentals patienter som behandlar leukemi och lymfom. I framtiden skulle företaget kunna utnyttja nanobot‑leveransmetoden för att förbättra sina erbjudanden och ytterligare förbättra resultaten.

Noterbart fortsätter Amgen att expandera sina erbjudanden och teknik. Företaget öppnade nyligen ett biomanufacturing‑anläggning och har samarbetat med AI‑specialisten Nvidia (NVDA ) för att integrera tekniken i sina processer. AI‑system har varit avgörande för att sänka kostnaderna för läkemedelsupptäckt över hela branschen och ses som en positiv faktor för investerare.

Framtiden för blåscancert behandling

Framtiden ser ljus ut för dem som lider av blåscancer. Trots att sjukdomen fortfarande tar tusentals liv varje år, visar de framsteg som gjorts inom forskning och utveckling av effektiva behandlingar en framtid där drabbade kan få enklare tillgång till behandlingar. Dessutom kommer dessa behandlingar att vara mindre invasiva. Här är några andra spännande framtida trender som kan påverka blåscancert behandlingar framöver.

3D‑skrivna organ

3D‑skrivningssektorn har gjort framsteg på den medicinska marknaden under de senaste fem åren. Idag finns det 3D‑skrivare som kan skriva ut biomaterial. Målet är att kunna skriva ut hela organ inom kort. Dessa utskrivna organ kan förbättra livet för miljontals människor som för närvarande kräver behandling.

Dessutom ses 3D‑skrivna organ av NASA och andra rymdorganisationer som en kritisk komponent för djuprymdsresor. Dessa enheter skulle användas som lättviktiga alternativ för framtida rymdforskare som sannolikt kommer att göra en envägsresa under de tidiga uppdragen.

AI‑onkologi

En annan stor utveckling på marknaden är den ökade integrationen av AI‑system. Dessa system har använts i nästan alla aspekter av marknaden. Det finns AI‑system i världen som kan diagnostisera, behandla och förebygga cancer bättre än äldre alternativ. Dessa procedurer kommer bara att bli bättre i takt med att AI‑modellerna förbättras under de kommande månaderna.

Blåscancer – Våra dagar är räknade

Det är alltid imponerande när man ser nanobotar användas för bättre hälsa. Dessa små enheter får ibland ett dåligt rykte som potentiellt ostoppbara minirobotar men verkligheten är helt annorlunda. Dessa små enheter öppnar dörren till en hälsosammare och mer spårbar livsstil. På så sätt kan forskningen i denna studie bana vägen för en framtid med betydligt färre cancerdödsfall.

Läs om andra häftiga robotik projekt nu.