¿Podía la nanotecnología devolver el interruptor del suicidio de la célula cancerosa conectado? Una entrevista con profesor Dipanjan Pan

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

¿Puede usted contornear por favor su última investigación donde usted accionó el interruptor del ` del apoptosis' conectado en las células cancerosas que las forzaban para comprometer suicidio del `'?

Antes de que explique el descubrimiento, retiraría una medida y explicaría una acción interesante que ocurre en las células cancerosas. Las células normales siguen un proceso rápido e irreversible para suprimir eficientemente las células disfuncionales.

Éste es un proceso natural por el cual dañó las células comprometen suicidio del `'. Este proceso se conoce como apoptosis o muerte celular programada.

Diagrama del Apoptosis

Una característica del cáncer es su capacidad única de escape apoptosis.  Actúan ` elegante' y sobrepasan este fenómeno celular normal que lleva final al incremento celular incontrolado.

Las mitocondrias, que es la fuente de energía en la célula, son los reguladores primarios del suicidio celular. El trabajo pionero de Otto Warburg (ganador del premio Nobel, 1931) y plétora de otra estudia llevado a la inferencia que el daño funcional a las mitocondrias se puede conectar al cáncer.

mecanismo de la muerte celular del apoptosis

Los estudios emergentes renovaron nuestro interés en metabolismo mitocondrial como objetivo concebible para la terapia del cáncer. Para sacar el interruptor del suicidio del `' trasero conectado, nuestros giros del trabajo a una nanotecnología altamente selectiva basaron la aproximación.  

Para modular la función mitocondrial, desarrollamos a los agentes que son ` encubierto', impidiendo el licenciamiento del agente activo durante la circulación sistémica.

El agente actúa como inhibidor de la cinasa de la deshidrogenasa del piruvato (PDK), una enzima responsable de invertir la supresión del apoptosis mitocondria-relacionado.

3D ejemplo de mitocondrias, los proveedores de la energía de una célula eucariótica

Este el ` encubrió' los nanoparticles minúsculos de la forma de los agentes que seguían un proceso químico muy controlado.  Debido a su talla minúscula, son tomados selectivamente por vasculatura permeable del tumor del ` la'.

La' forma encubierta ` del agente entonces se acciona una vez que consigue internada en una célula cancerosa y después del efecto de ciertas enzimas abundantes en células cancerosas. La aproximación certifica el uso de la fracción de las dosificaciones de la droga, cayendo toxicidad total mientras que aumenta eficacia total.

Nuestro éxito se demuestra in vitro y también en un modelo del ratón. Con el revelado adicional, esta aproximación podía ofrecer la nueva esperanza de enfermos de cáncer con mejorías mucho deseadas en su régimen de tratamiento con opciones asequibles del tratamiento.

¿Cómo usted se aseguró de que no ocurriera la penetración a través de los poros de haloacetates a través de la barrera hematoencefálica?

Estamos utilizando los haloacetates - pequeñas moléculas orgánicas con halógeno. Uno de los agentes que estamos utilizando contiene el cloro y es un subproducto común de la desinfección con cloro del agua.

Interesante, estas moléculas basadas en su polaridad, son absorbidas fácilmente por la carrocería y muestran la alta tendencia para la penetración a través de los poros a través de la barrera hematoencefálica.

Esta característica única hace su acceso al cerebro bastante fácil, planteando toxicidad neurológica y relacionada severa.

Utilizamos química elegante para desarrollar una' forma camuflada ` de estos agentes, de manera que no consigan activados hasta que encuentre el objetivo deseado (es decir la célula cancerosa).

Además, estos agentes uno mismo-montan en las nano-macropartículas minúsculas que son tomadas selectivamente por los tumores por su vasculatura permeable un defecto común conocido como factores aumentados ` de la permeabilidad y de la retención'.

La barrera hematoencefálica se comprende de la unión apretada de células endoteliales. Haloacetates que está en una forma protegida y dentro de un ambiente nano no puede tener acceso superficial a través de la barrera hematoencefálica.

Astrocyte en asociación con un vaso sanguíneo y las neuronas en un fondo blanco

¿Qué agente usted utilizó como material del precursor y porqué es esto determinado emocionante?

Haloacetates es extensamente pequeñas moléculas sabidas. Una vez de los agentes, el ácido dicloroacético (DCA) es un subproducto común de la desinfección con cloro del agua.

Estos agentes son baratos, no propietarios. De fácil acceso a estas moléculas hará la química posterior simple y altamente escalable en un costo razonable, haciendo la formulación nana extensamente - disponible para el uso de los enfermos de cáncer.

¿Qué técnicas fueron utilizadas en su investigación y qué instrumentos eran dominantes a obtener sus resultados?

Estamos trabajando en un problema biomédico complejo que necesite una aproximación multidisciplinaria resolver. Mis estudiantes y postdocs de los trenes del laboratorio a ganar expertize en disciplinas múltiples de la química, de la biología y de la ingeniería.

Para este proyecto determinado, una vez el concepto del diseño de la idea y de la inicial fue hecho, las composiciones fue revisado de cómputo para estudiar su acción recíproca con el objetivo intracelular.

En este caso, es enzima del ` protector de entrada' en las mitocondrias conocidas como cinasa de la deshidrogenasa del piruvato (PDK). PDK se activa en amplias gamas de cánceres y significaciones en la inhibición selectiva de la deshidrogenasa del piruvato para suprimir apoptosis mitocondrial en células cancerosas.

Una vez que la selectividad comparativa fue establecida, las síntesis de los profármacos fueron emprendidas siguieron por fisicoquímico extenso, in vitro y in vivo las caracterizaciones.

El Dr. Santosh Misra, un investigador postdoctoral en mis laboratorios conducto el nanoformulation y los estudios biológicos usando técnicas tales como sonicación de la antena, microfluidization, polimerización en cadena, electroforesis del gel, FACS y otros análisis biológicos.

Fatemeh Ostadhossein, un estudiante de tercer ciclo en mis laboratorios conducto a la mayoría de las caracterizaciones fisicoquímicas usando la dispersión luminosa dinámica, TEM, RMN, el dicroísmo circular etc.

¿Su investigación realizaron en roedores, le piensa los resultados será verdad en seres humanos?

La prueba en modelo del roedor es una manera común de mostrar eficacia y éxito inicial bajo ambiente preclínico.

Estos resultados indicaron mecánico y fisiológico que estos agentes pueden mostrar eficacia en animales vivos. Otros progresos serán requeridos para mostrar no toxicidad en modelos y eficacia preclínicos en modelos animales más grandes.

¿Qué otra investigación es necesaria antes de que esta tecnología se pueda utilizar en una fijación clínica?

Típicamente, el camino regulador para que un nuevo agente alcance la clínica podría tardar un tiempo largo cualquier cosa a partir de 7-14 años.  Sin embargo, podemos tener una solución aquí.

El DCA tiene una larga historia del uso humano, pero, los profármacos (forma camuflada) y el nanoformulation uno mismo-montado no hace. Nuestro diseño permite que utilicemos solamente la calidad de GRAS (` reconocido generalmente como caja fuerte') de materiales incluyendo el lípido que es un componente esencial del sistema humano.

Necesitamos una evaluación preclínica profundizada de la toxicidad evaluar estos agentes. Para eso, las negociaciones mutuas están en curso con las dependencias gubernamentales.  El estudio de la eficacia en modelo animal grande también será realizado paralelamente.

Una vez que eso es realizado, una juicio clínica podría ser realizada. Anticipamos un camino relativamente más rápido para traducir clínico estos agentes al ser humano.

¿Si es acertada, qué impacto podía esta aproximación tener para los enfermos de cáncer?

El tratamiento costado para el cáncer está aumentando afiladamente. En 2015 solamente, más de $40 mil millones USD estuvieron pasados en tratamientos oncotherapy y sus de apoyo del cuidado. En un promedio algunas de las drogas avanzadas nuevamente disponibles costaron alrededor de ~$20K por mes.

Este claro aumento en el costo de la medicación de la oncología es una cuestión de gran preocupación por la comunidad médica.

Las cosas son incluso peores en los países en vías de desarrollo. Es por lo tanto de la importancia crítica que desarrollamos nuevas tecnologías para hacer opciones del tratamiento extensamente - a través de la comunidad y en el mundo entero disponible.

Puesto que estos agentes se derivan de los materiales baratos y las químicas realizadas son relativamente directas, prevemos que el resultado exitoso de nuestros estudios tendrá impacto importante haciendo terapia del cáncer extensamente - disponible para todo el mundo en una parte de costo de hoy.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Pueden leer nuestro trabajo publicado aquí: http://www.nature.com/articles/srep28196

Sobre profesor Dipanjan Pan

Profesor Dipanjan Pan, doctorado, FRSC es una persona de la sociedad real de la química y de un experto en nanotecnología, la ciencia material, la proyección de imagen molecular y el lanzamiento de la droga.

Él es actualmente el director de capitanes en programa de la ingeniería en la bioinstrumentación en la universidad de la ingeniería en la Universidad de Illinois, un profesor adjunto en bioingeniería, la ciencia material e ingeniería e instituto de la continuidad en energía y del ambiente en la Universidad de Illinois, Urbana-Chamán, los E.E.U.U.

Él también lleva a cabo una posición a tiempo completo de la facultad con el instituto de Beckman para el centro avanzado del cáncer de la ciencia y de la tecnología y de la Universidad de Illinois.

Él era anterior profesor adjunto en el remedio, investigación en la Facultad de Medicina de la universidad de Washington, St. Louis. Su investigación interdisciplinaria desarrolla nanomedicine personalizado de la generación siguiente a través hacia adentro silico-a-en la aproximación de vivo.

A lo largo de los años, este trabajo ha dado lugar a publicaciones de alto impacto numerosas en gorrones científicos par-revisados, patentes, extractos y apoyo recibido del financiamiento del NIH, del NSF, de AHA y de otras fuentes.

Él es el fundador o cofundador de tres lanzamientos de origen universitario de la biotecnología para traducir la solución basada nanotecnología para las enfermedades humanas. Él sirve como editor para los partes científicos (naturaleza que publica) y también actúa como pieza editorial del comité consultivo del producto farmacéutico molecular (ACS).

April Cashin-Garbutt

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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). ¿Podía la nanotecnología devolver el interruptor del suicidio de la célula cancerosa conectado? Una entrevista con profesor Dipanjan Pan. News-Medical. Retrieved on August 23, 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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