De hightech nanopipet met dubbele cilinder, ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Leeds en toegepast op de mondiale medische uitdaging van kanker, heeft onderzoekers voor het eerst in staat gesteld te zien hoe individuele levende kankercellen reageren op de behandeling en in de loop van de tijd veranderen. het verstrekken van essentieel inzicht dat artsen zou kunnen helpen effectievere kankermedicijnen te ontwikkelen. 

Het hulpmiddel heeft twee nanoscopische naalden, wat betekent dat het tegelijkertijd een monster uit dezelfde cel kan injecteren en extraheren, waardoor de potentiële toepassingen ervan worden uitgebreid. En het hoge niveau van semi-automatisering van het platform heeft het proces dramatisch versneld, waardoor wetenschappers gegevens uit veel meer individuele cellen kunnen extraheren, met veel grotere nauwkeurigheid en efficiëntie dan voorheen mogelijk was, blijkt uit het onderzoek. 

Momenteel vernietigen technieken voor het bestuderen van afzonderlijke cellen deze meestal, wat betekent dat een cel zowel vóór als na de behandeling kan worden bestudeerd. 

Dit apparaat kan herhaaldelijk een ‘biopsie’ nemen van een levende cel tijdens blootstelling aan een kankerbehandeling, waarbij kleine extracten van de inhoud ervan worden bemonsterd zonder deze te doden, waardoor wetenschappers de reactie ervan in de loop van de tijd kunnen observeren. 

Tijdens het onderzoek testte het multidisciplinaire team, bestaande uit biologen en ingenieurs, de resistentie van kankercellen tegen chemotherapie en radiotherapie met behulp van glioblastoom (GBM) – de dodelijkste vorm van hersentumor – als testcase, vanwege het vermogen ervan om zich aan te passen aan de behandeling. en overleven. 

Hun bevindingen worden vandaag (7 uur GMT/2 uur ET, woensdag 6 maart) in het tijdschrift gepubliceerd Wetenschap Advances. 

Belangrijke doorbraak 

Een van de corresponderende auteurs van het artikel, dr. Lucy Stead, universitair hoofddocent hersenkankerbiologie aan de School of Medicine van de Universiteit van Leeds, zei: “Dit is een belangrijke doorbraak. Het is de eerste keer dat we een technologie hebben waarmee we daadwerkelijk de veranderingen kunnen monitoren die plaatsvinden na de behandeling, in plaats van er alleen maar van uit te gaan. 

“Dit soort technologie gaat een laag van begrip bieden die we simpelweg nog nooit eerder hebben gehad. En dat nieuwe begrip en inzicht zal leiden tot nieuwe wapens in ons arsenaal tegen alle soorten kanker.” 

GBM is de kanker die deze nieuwe wapens het meest nodig heeft, omdat er in twintig jaar tijd geen verbetering is opgetreden in de overleving van deze ziekte. 

Het loopt zo erg achter en wij denken dat dit komt door de zeer 'plastische' aard van deze tumoren: hun vermogen om zich aan te passen aan de behandeling en deze te overleven. 

Daarom is het zo belangrijk dat we deze cellen dynamisch kunnen observeren en karakteriseren terwijl ze veranderen, zodat we de reis die deze cellen kunnen afleggen in kaart kunnen brengen en vervolgens manieren kunnen vinden om ze bij elke beurt te stoppen. Dat zouden we simpelweg niet kunnen doen met de technologieën die we hadden.” 

Dr. Lucy Stead, universitair hoofddocent hersenkankerbiologie, School of Medicine van de Universiteit van Leeds

transformatieve 

Dr. Stead leidt de onderzoeksgroep Glioma Genomics aan het Leeds Institute of Medical Research in het St James's Hospital, die zich richt op het genezen van GBM-hersentumoren. Ze voegde eraan toe: “Deze technologie zou transformatief kunnen zijn voor deze specifieke kanker, en ons kunnen helpen eindelijk effectieve behandelingen voor deze vreselijke, ongeneeslijke ziekte te identificeren.” 

Het onderzoek werd voornamelijk gefinancierd door The Brain Tumor Charity, die voormalig Leeds-voetballer Dominic Matteo tot een van de prominente supporters rekent. Matteo had geen GBM, maar onderging in 2019 een operatie om een ​​hersentumor te verwijderen. 

Dr. Simon Newman, Chief Scientific Officer bij The Brain Tumor Charity, zei: “We weten dat glioblastoomcellen anders reageren op behandeling, waarbij ze vaak behandelingsresistentie ontwikkelen die tot herhaling leidt. De ontwikkeling van deze nieuwe technologie, die voor en na de behandeling monsters kan nemen uit tumorcellen die in het laboratorium zijn gekweekt, zal een uniek inzicht geven in hoe resistentie tegen geneesmiddelen zich kan ontwikkelen en ertoe kan leiden dat tumoren teruggroeien. 

“We hopen dat dit belangrijke werk, gefinancierd door The Brain Tumor Charity, onze kennis van deze complexe hersentumoren zal verbeteren en ons in staat zal stellen nieuwe, effectievere behandelingen te vinden – iets dat zo dringend nodig is voor degenen die met deze verwoestende ziekte worden geconfronteerd.” 

Collaborative 

De studie was een samenwerking tussen onderzoekers van het Bragg Center for Materials Research in Leeds; Leeds' School voor elektronische en elektrotechniek; Leeds Institute of Medical Research en het Earlham Institute, Norwich, die gedurende een periode van 72 uur afzonderlijke GBM-cellen bestudeerden. 

Ze gebruikten het nanochirurgische platform, dat veel te klein is om met de hand te manipuleren. De minuscule naaldjes worden nauwkeurig aangestuurd door robotsoftware om ze in de juiste positie te manoeuvreren, in de cellen in de petrischaal. De tweede naald van de nanopipet speelt een fundamentele rol bij het besturen van de apparatuur. 

Met het apparaat kunnen wetenschappers herhaaldelijk monsters nemen om de voortgang van de ziekte in een individuele cel te bestuderen. Veel onderzoek op het gebied van de moleculaire biologie wordt uitgevoerd op celpopulaties, wat een gemiddeld resultaat oplevert dat voorbijgaat aan het feit dat elke cel anders is. 

Sommige cellen sterven tijdens de behandeling, maar andere overleven. De sleutel tot het vinden van een geneesmiddel is begrijpen wat één cel in staat stelt te overleven en wat er gebeurt met de cellen die sterven. 

Ongekende precisie 

Hoofdauteur dr. Fabio Marcuccio, onderzoeksmedewerker aan de medische faculteit van Imperial College London, die het onderzoek uitvoerde terwijl hij in Leeds was, zei: “Ons apparaat maakt het mogelijk om met ongekende precisie te bestuderen hoe hersenkankercellen zich in de loop van de tijd aan de behandeling aanpassen. Deze tool zal gegevens opleveren die kunnen leiden tot aanzienlijke verbeteringen in de behandeling en prognoses van kanker.” 

Hij voegde eraan toe: “Dit werk is het resultaat van een gezamenlijke inspanning met mijn collega's en co-leiders Dr. Chalmers Chau, Research Fellow in Bionanotechnology aan de Leeds School of Electronic and Electrical Engineering, en Dr. Georgette Tanner, voorheen uit Leeds, nu bio-informaticus bij Oxford Nanopore Technologies, waarvan de bijdragen fundamenteel waren voor het experimentele ontwerp en de data-analyse. Dit toont aan hoe belangrijk het is om een ​​interdisciplinair team te creëren om de grootste uitdagingen van onze tijd aan te pakken.” 

Plasticiteit van kankercellen – het vermogen van cellen om hun gedrag te veranderen – is een van de grootste uitdagingen bij de behandeling van kanker, omdat het nog steeds slecht begrepen wordt. GBM-kankercellen zijn bijzonder ‘plastisch’: ze kunnen zich zeer snel aanpassen, en er wordt aangenomen dat dit hen helpt resistentie tegen radiotherapie en chemotherapie te ontwikkelen. Leren hoe deze cellen zich aanpassen, en vervolgens hoe we ze kunnen blokkeren, zou kunnen voorkomen dat kanker terugkeert, iets wat bijna altijd gebeurt bij GBM. 

Camilla Hawkins, een ergotherapeut uit Londen, kreeg in augustus 2022 de diagnose GBM. De 55-jarige zei: “Alle bevindingen, zoals deze, die zouden kunnen helpen bij het informeren van nieuwe behandelingen, moeten worden verwelkomd. Een langere goede levenskwaliteit is de moeite waard om te leven, zelfs als de prognose terminaal is.” 

Cruciaal belangrijk 

 De andere corresponderende auteur en co-leider dr. Paolo Actis, universitair hoofddocent bio-nanotechnologie aan de Leeds 'School of Electronic and Electrical Engineering, werkt al ongeveer 15 jaar aan het nanobiopsie-instrument en zei dat de nieuwe mogelijkheden ervan, vergeleken met de oorspronkelijke reikwijdte ervan , leverde “opmerkelijke voordelen” op. 

Hij voegde eraan toe: “Kankercellen die niet door chemotherapie worden gedood, zijn degenen die ervoor zorgen dat de kanker teruggroeit en tot de dood leidt. 

“Ons instrument kan deze cellen lokaliseren en we kunnen er nu biopsieën op uitvoeren, zodat we specifiek kunnen bestuderen hoe de cellen die de behandeling overleven, zijn veranderd. 

“Dit is van cruciaal belang, want hoe beter we kunnen begrijpen hoe de cellen veranderen, hoe meer medicijnen we kunnen ontwikkelen om te voorkomen dat ze zich aanpassen.” 

Dr. Stead zei dat er verder onderzoek moest worden uitgevoerd, waarbij deze technologie op veel meer monsters in het laboratorium en bij mensen moest worden gebruikt, maar dat het al enorm waardevolle informatie had opgeleverd. 

Aanvullende financiering werd verstrekt door UK Research and Innovation en de Europese Commissie. 

Casestudy

Camilla's verhaal 

Bij Camilla Hawkins werd in augustus 2022 de diagnose multifocaal glioblastoom multiforme hersentumor gesteld. 

De ergotherapeut uit Londen belde haar huisartsenpost voor advies nadat ze in een werkoverleg moeite had de juiste woorden te vinden. 

Aanvankelijk dachten de artsen dat ze mogelijk een beroerte had gehad, en na een gesprek met een huisarts in opleiding, die haar adviseerde om naar de plaatselijke afdeling spoedeisende hulp te gaan, werd ze opgenomen op een beroerte-afdeling. Drie weken van onderzoek volgden voordat ze haar diagnose hoorde. Het is begrijpelijk dat het nieuws als een enorme schok kwam.  

De 55-jarige parkrun-liefhebber en vrijwilliger, die vorig jaar de marathon van Londen liep ter ondersteuning van The Brain Tumor Charity, zegt: “Ik ging van de ene op de andere dag van een fitte en actieve ergotherapeut naar een intramurale patiënt, en uiteindelijk werd de diagnose gesteld dat ik een ongeneeslijk hersenletsel had. tumor met een beperkte levensverwachting. 

“Ik had vele jaren geleden in de oncologie gewerkt, en al meer dan 25 jaar in de HIV-sector, dus ik was op de hoogte van de statistieken dat bij één op de twee mensen tijdens hun leven de diagnose kanker zal worden gesteld. 

“De mogelijkheid dat ik een hersentumor zou kunnen hebben, was echter letterlijk niet in mijn hoofd opgekomen (geen woordspeling bedoeld!) Ik had zelfs tegen de beroerteconsulent gezegd: 'Het is tenminste geen hersentumor!' 

“Dit type tumor bevindt zich altijd in stadium 4 en er is geen remedie. 

“Er is zo weinig onderzoek naar deze aandoening, en het gebrek aan onderzoek betekent dat veel mensen – inclusief ikzelf – kijken naar andere manieren waarop we onze kanker onder controle kunnen houden. Er wordt van alles voorgesteld als mogelijkheden op patiëntenforums en op internet, maar geen van deze wordt ondersteund door bewijsmateriaal, zodat medische professionals er geen commentaar op kunnen geven. 

“Ik begrijp dat met een patiëntencohort die allemaal terminaal zullen zijn, onderzoek een uitdaging zal zijn, maar alle bevindingen, zoals deze, die zouden kunnen helpen bij het informeren van nieuwe behandelingen, moeten worden verwelkomd. Een langere goede levenskwaliteit is de moeite waard om te leven, zelfs als de prognose terminaal is.” 

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20240306/Breakthrough-nanopipette-enables-real-time-observation-of-cancer-cell-reactions-to-treatment.aspx