DNA-Origami bietet neue Möglichkeiten im Kampf gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs
Eine der Herausforderungen bei der Bekämpfung von Bauchspeicheldrüsenkrebs besteht darin, Wege zu finden, das dichte Gewebe des Organs zu durchdringen, um die Grenzen zwischen bösartigem und normalem Gewebe zu definieren. In einer neuen Studie werden DNA-Origami-Strukturen verwendet, um selektiv fluoreszierende Bildgebungsmittel in Bauchspeicheldrüsenkrebszellen einzubringen, ohne normale Zellen zu beeinträchtigen.
Bumsoo Han, Professor in Illinois, links, und Sae Rome Choi, Postdoktorandin, sind die Autoren einer neuen Studie, die den Einsatz von DNA-Origami zur besseren Darstellung von dichtem Bauchspeicheldrüsengewebe für die Krebserkennung und mögliche Behandlung untersucht.
Fred Zwicky
Die von Bumsoo Han, Professor für Maschinenbau an der University of Illinois Urbana-Champaign, und Jong Hyun Choi, Professor an der Purdue University, geleitete Studie ergab, dass speziell entwickelte DNA-Origami-Strukturen, die Pakete mit bildgebenden Farbstoffen tragen, gezielt auf menschliche KRAS-mutierte Krebszellen abzielen können, die in 95 % der Fälle von Bauchspeicheldrüsenkrebs vorkommen.
"Diese Forschungsarbeit unterstreicht nicht nur das Potenzial für eine präzisere Krebsbildgebung, sondern auch für eine selektive Chemotherapie, die einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den derzeitigen Behandlungen des duktalen Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse darstellt", so Han, der auch am Krebszentrum in Illinois tätig ist. "Der derzeitige Prozess der Entfernung von Krebsgewebe durch chirurgische Resektion kann durch eine genauere Bildgebung der Tumorränder erheblich verbessert werden."
Die DNA ist ein langes, doppelsträngiges Molekül und damit ein idealer Kandidat für die Faltung zu nanoskaligen Gerüsten, die Moleküle - in diesem Fall fluoreszierende Bildgebungsfarbstoffe - an Ort und Stelle halten, und für die Schaffung neuer, synthetischer Molekularstrukturen.
Das Team entwickelte Bauchspeicheldrüsenkrebsmodelle unter Verwendung von 3D-gedruckten "Tumoroiden" und mikrofluidischen Systemen, die die komplexe Mikroumgebung des Tumors nachahmen - so genannte mikrofluidische Tumor-Stroma-Modelle -, um die Abhängigkeit von tierischem Gewebe zu verringern und die Umsetzung in die klinische Anwendung beim Menschen zu beschleunigen. Um die Aufnahme der Origami-Strukturen in Krebsgewebe zu testen, fügten die Forscher die mit Farbstoff gepackten DNA-Strukturen zu den Tumormodellen hinzu und verfolgten ihre Bewegung mit Fluoreszenzbildgebung. Anschließend verabreichten sie die Farbstoff abgebenden Strukturen Mäusen mit menschlichem Bauchspeicheldrüsentumorgewebe, um die Verteilung der DNA-Origami-Pakete unter physiologisch relevanteren Bedingungen zu untersuchen.
Das Team experimentierte mit verschiedenen Größen von röhren- und kachelförmigen DNA-Origami-Molekülen. Sie fanden heraus, dass röhrenförmige Strukturen mit einer Länge von etwa 70 Nanometern und einem Durchmesser von 30 Nanometern sowie solche mit einer Länge von etwa 6 Nanometern und einem Durchmesser von 30 Nanometern am stärksten vom Bauchspeicheldrüsenkrebsgewebe aufgenommen wurden, während sie vom umgebenden nicht krebsartigen Gewebe nicht absorbiert wurden. Größere röhrenförmige Moleküle und alle Größen von kachelförmigen Molekülen schnitten nicht so gut ab.
"Wir waren überrascht zu sehen, wie drastisch die Variation in Größe und Form der DNA-Origami-Pakete die Aufnahme durch Krebszellen im Vergleich zu gesunden Zellen beeinflusste", sagte Han. "Ich dachte, dass kleinere Pakete besser wären, damit sie sich besser anreichern, aber es sieht so aus, als gäbe es nicht nur für die Größe, sondern auch für die Form einen bestimmten Sweet Spot".
Der nächste Schritt ist die Erforschung des Einsatzes von Origami-förmig gefalteten DNA-Molekülen, die mit Chemotherapeutika beladen sind, um Krebszellen selektiv zu erreichen, ohne normale Zellen zu beeinträchtigen, so Han. "Eine weitere Richtung, auf die wir sehr stolz sind, ist die Verwendung von künstlichen Tumormodellen, um den Einsatz von Tieren zu reduzieren und die Umsetzung in der Arzneimittelforschung zu beschleunigen."
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
