Ha potuto la nanotecnologia girare l'opzione di suicidio della cellula tumorale indietro sopra? Un'intervista con il professor Dipanjan Pan

Professor Dipanjan PanTHOUGHT LEADERS SERIES...insight from the world’s leading experts

Potete descrivere prego la vostra ultima ricerca dove abbiate avviato l'opzione del ` di apoptosis' sopra in cellule tumorali che le forzano per commettere il suicidio del `'?

Prima che spieghi la scoperta, intraprenderei un'azione indietro e spiegherei un evento interessante che ha luogo nelle cellule tumorali. Le celle normali seguono un trattamento rapido ed irreversibile per sradicare efficientemente le celle disfunzionali.

Ciò è un trattamento naturale tramite cui ha danneggiato le celle commettono il suicidio del `'. Questo trattamento è conosciuto come il apoptosis o morte programmata delle cellule.

Diagramma di Apoptosis

Una caratteristica di cancro è la loro capacità unica di sfuggire al apoptosis.  Agiscono ` astuto' ed oltrepassano questo fenomeno cellulare normale infine che piombo alla crescita cellulare incontrollata.

I mitocondri, che è la fonte di energia nella cella, sono i regolatori primari del suicidio cellulare. Il lavoro aprente la strada di Otto Warburg (vincitore di premio Nobel, 1931) e pletora di altra studia piombo all'illazione che il danneggiamento funzionale dei mitocondri può essere collegato a cancro.

meccanismo della morte delle cellule di apoptosis

Gli studi emergenti hanno rinnovato il nostro interesse nel metabolismo mitocondriale come obiettivo concepibile per la terapia del cancro. Per suscitare l'opzione di suicidio del `' arretrata sopra, i nostri giri del lavoro ad una nanotecnologia altamente selettiva hanno basato l'approccio.  

Per modulare la funzione mitocondriale, abbiamo sviluppato gli agenti che sono ` mascherato', impedicenti lo scarico dell'agente attivo durante la circolazione sistemica.

L'agente funge da inibitore della chinasi della deidrogenasi del piruvato (PDK), un enzima responsabile dell'inversione della soppressione del apoptosis mitocondrio-dipendente.

3D illustrazione dei mitocondri, i fornitori di energia di una cella eucariotica

Questo il ` ha mascherato' le nanoparticelle minuscole del modulo degli agenti che seguono un trattamento chimico molto controllato.  A causa della loro dimensione minuscola, sono prese selettivamente dal sistema vascolare colante del tumore del `'.

' Il modulo mascherato ` dell'agente poi è avviato una volta che ottiene interiorizzato in una cellula tumorale e dopo l'effetto di determinati enzimi abbondanti in cellule tumorali. L'approccio certifica l'uso della frazione dei dosaggi della droga, cadente la tossicità globale mentre aumenta l'efficacia globale.

Il nostro successo è dimostrato in vitro ed anche in un modello del mouse. Con ulteriore sviluppo, questo approccio ha potuto offrire la nuova speranza per i malati di cancro con i miglioramenti molto desiderati nel loro regime terapeutico con le opzioni accessibili del trattamento.

Come vi siete assicurato che la permeazione dei haloacetates attraverso la sangue-cervello-barriera non accadesse?

Stiamo usando i haloacetates - piccole molecole organiche alogenate. Uno degli agenti che stiamo usando contiene il cloro ed è un sottoprodotto comune di clorazione dell'acqua.

Interessante, queste molecole basate sulla loro polarità, sono assorbite facilmente dall'ente e mostrano l'alta tendenza per la permeazione attraverso la barriera ematomeningea.

Questa caratteristica unica rende il loro accesso al cervello piuttosto facile, posando la tossicità neurologica e relativa severa.

Abbiamo usato la chimica elegante per sviluppare' un modulo cammuffato ` di questi agenti, in maniera tale che non ottenessero attivati finché non trovasse l'obiettivo desiderato (cioè la cellula tumorale).

Ancora, questi agenti auto-montano nelle nano-particelle minuscole che sono prese selettivamente dai tumori dal loro sistema vascolare colante un difetto comune conosciuto come i fattori della conservazione e di permeabilità migliorati `'.

la Sangue-cervello-barriera è compresa la giunzione stretta delle celle endoteliali. Haloacetates che è in un modulo protetto ed all'interno di un ambiente nano non può avere accesso facile attraverso la barriera ematomeningea.

Astrocyte in collaborazione con un vaso sanguigno ed i neuroni su uno sfondo bianco

Che agente avete usato come materiale del precursore e perché siete questo particolarmente emozionante?

Haloacetates è ampiamente piccole molecole conosciute. Una volta degli agenti, l'acido dichloroacetic (DCA) è un sottoprodotto comune di clorazione dell'acqua.

Questi agenti sono economici, non privati. L'accesso facile a queste molecole renderà ulteriore chimica semplice ed altamente evolutiva ad un costo ragionevole, mettente a disposizione la formulazione nana ampiamente - per uso dei malati di cancro.

Che tecniche sono state utilizzate nella vostra ricerca e quali strumenti erano chiave ad ottenere i vostri risultati?

Stiamo lavorando ad un problema biomedico complesso che ha bisogno di un approccio pluridisciplinare di risolvere. I miei studenti e postdocs dei treni del laboratorio da guadagnare expertize nelle discipline multiple di chimica, di biologia e di assistenza tecnica.

Per questo progetto particolare, una volta la concezione della progettazione di iniziale e di idea è stata fatta, i composti è stata schermata informaticamente per studiare la loro interazione con l'obiettivo intracellulare.

In questo caso, è enzima di un guardiano del `' in mitocondri conosciuti come la chinasi della deidrogenasi del piruvato (PDK). PDK è attivato nelle vaste gamme dei cancri e nei significati nell'inibizione selettiva di deidrogenasi del piruvato per sopprimere il apoptosis mitocondriale in cellule tumorali.

Una volta che la selettività comparativa fosse stabilita, le sintesi dei profarmaci sono state intraprese hanno seguito da esteso fisico-chimico, in vitro e in vivo caratterizzazioni.

Il Dott. Santosh Misra, un ricercatore postdottorale nei miei laboratori ha intrapreso il nanoformulation e gli studi biologici facendo uso delle tecniche quali sonicazione della sonda, il microfluidization, la PCR, l'elettroforesi del gel, FACS ed altre analisi biologiche.

Fatemeh Ostadhossein, un dottorando nei miei laboratori ha condotto la maggior parte delle caratterizzazioni fisico-chimiche facendo uso di dicroismo RMN e circolare leggero dinamico ecc. di scattering, di TEM.

La vostra ricerca siete stato effettuato in roditori, pensate i risultati sosterrete in esseri umani?

Provando nel modello del roditore sono un modo comune mostrare l'efficacia ed il successo iniziale nell'ambito dell'ambiente preclinico.

Questi risultati hanno indicato meccanicistico che fisiologicamente sia che questi agenti possono mostrare l'efficacia in animali vivi. Ulteriori sviluppi saranno richiesti per mostrare non la tossicità nei modelli e nell'efficacia preclinici nei più grandi modelli animali.

Che ulteriore ricerca è necessaria prima che questa tecnologia possa essere utilizzata in una regolazione clinica?

Tipicamente, la via regolatrice affinchè un nuovo agente raggiunga la clinica potrebbe richiedere molto tempo qualche cosa a partire da 7-14 anni.  Tuttavia, possiamo avere una soluzione qui.

Il DCA ha una lunga storia di uso umano, ma, i profarmaci (modulo cammuffato) e il nanoformulation auto-montato non fa. La nostra progettazione permette che noi usiamo soltanto la qualità di GRAS (` riconosciuto generalmente come cassaforte') dei materiali compreso il lipido che è una componente essenziale del sistema umano.

Abbiamo bisogno di una valutazione della tossicità preclinica approfondita di valutare questi agenti. Per quello, i colloqui reciproci sono in corso con le agenzie governative.  Lo studio di efficacia nel grande modello animale egualmente sarà svolto parallelamente.

Una volta che quello fa, un test clinico potrebbe essere eseguito. Prevediamo una via relativamente più veloce per tradurre clinicamente questi agenti all'essere umano.

Se riuscito, che impatto potesse questo approccio avere per i malati di cancro?

Il trattamento costato per cancro sta aumentando marcato. Nel 2015 da solo, più di $40 miliardo USD sono stati spesi sui trattamenti oncotherapy e sui complementari di cura. In media alcune delle droghe avanzate recentemente disponibili hanno costato intorno a ~$20K al mese.

Questo aumento importante nel costo del farmaco dell'oncologia è un aspetto di grande preoccupazione per la comunità medica.

Le cose sono ancora peggiori nei paesi in via di sviluppo. È quindi di importanza critica che sviluppiamo le nuove tecnologie per fare le opzioni del trattamento ampiamente - disponibile attraverso la comunità ed intorno al globo.

Poiché questi agenti sono derivati dai materiali economici e le chimiche eseguite sono relativamente dirette, prevediamo che il risultato di successo dei nostri studi abbia impatto significativo facendo la terapia del cancro ampiamente - disponibile per ognuno ad una frazione di odierno costo.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Possono leggere la nostra opera pubblicata qui: http://www.nature.com/articles/srep28196

Circa prof. Dipanjan Pan

Prof. Dipanjan Pan, PhD, FRSC è un collega della società reale di chimica e di un esperto nella nanotecnologia, nella scienza dei materiali, nella rappresentazione molecolare e nella consegna della droga.

È attualmente il Direttore delle lastre nel programma di assistenza tecnica nella strumentazione biologica nella facoltà di ingegneria all'università dell'Illinois, un assistente universitario in bioingegneria, scienza dei materiali ed assistenza tecnica ed istituto del sostentamento economico nell'energia e dell'ambiente nell'università dell'Illinois, Urbana-Champagne, U.S.A.

Egualmente tiene una posizione a tempo pieno della facoltà con l'istituto di Beckman per il centro avanzato del Cancro dell'università dell'Illinois e di scienza e tecnologia.

Più presto era un assistente universitario nella medicina, la ricerca a scuola di medicina dell'università di Washington, St. Louis. La sua ricerca interdisciplinare sviluppa il nanomedicine personale della generazione seguente da parte a parte dentro silico--nell'approccio di vivo.

Nel corso degli anni, questo lavoro è derivato in numerose alte pubblicazioni di impatto in giornali scientifici pari-esaminati, nei brevetti, negli estratti e nel supporto ricevuto di finanziamento dal NIH, dal NSF, da AHA e da altre sorgenti.

È il fondatore o un co-fondatore delle tre partenze d'origine universitaria di biotecnologia per tradurre la soluzione basata nanotecnologia per le malattie umane. Servisce da editore per i rapporti scientifici (natura che pubblica) ed egualmente funge da membro del consiglio di amministrazione consultivo editoriale dei prodotti farmaceutici molecolari (ACS).

April Cashin-Garbutt

Written by

April Cashin-Garbutt

April graduated with a first-class honours degree in Natural Sciences from Pembroke College, University of Cambridge. During her time as Editor-in-Chief, News-Medical (2012-2017), she kickstarted the content production process and helped to grow the website readership to over 60 million visitors per year. Through interviewing global thought leaders in medicine and life sciences, including Nobel laureates, April developed a passion for neuroscience and now works at the Sainsbury Wellcome Centre for Neural Circuits and Behaviour, located within UCL.

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    Cashin-Garbutt, April. (2018, August 23). Ha potuto la nanotecnologia girare l'opzione di suicidio della cellula tumorale indietro sopra? Un'intervista con il professor Dipanjan Pan. News-Medical. Retrieved on October 17, 2019 from https://www.news-medical.net/news/20160815/Could-nanotechnology-turn-back-on-the-cancer-cell-suicide-switch-An-interview-with-Professor-Dipanjan-Pan.aspx.

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