Nanocząstki diamentu i grafitu jako czynniki przeciwnowotworowe – charakterystyka antyżywieniowego mechanizmu działania na modelach in vitro oraz in ovo

Nanocząstkami określane są materiały, których wielkość mierzymy w nanometrach. Oznacza to, że mogą być one drobniejsze nawet od najmniejszych wirusów. To właśnie tak niewielkim rozmiarom nanocząstki zawdzięczają swoje wyjątkowe, całkowicie odmienne od posiadanych przez większe materiały, właściwości. Zastosowanie nanomateriałów w biologii i medycynie otwiera więc nowe możliwości w badaniach, a potencjalnie także w ich zastosowaniu w celu zapobiegania i leczenia nowotworów.

Wcześniejsze badania naszego zespołu wykazały, że nanocząstki węgla hamują rozwój naczyń krwionośnych. Guzy nowotworowe pozbawione sieci naczyń krwionośnych, które zaopatrują je w niezbędne substancje odżywcze nie mają możliwości wzrostu oraz tworzenia przerzutów. Nanocząstki zbudowane z atomów węgla wykazują niską toksyczność, a jednocześnie dzięki niewielkim rozmiarom mają charakterystyczne dla nanocząstek właściwości: zdolność do łatwego reagowania z innymi substancjami oraz strukturami biologicznymi (np. przyłączania się do nich, generowania zmian w ich strukturze). Projekt ma na celu wyjaśnienie mechanizmu hamowania rozwoju naczyń krwionośnych przez nanocząstki form alotropowych węgla: diamentu i grafitu oraz lepsze zrozumienie sposobu ich pobierania do wnętrza komórek. W badaniach przeprowadzona zostanie analiza molekularna czynników odpowiedzialnych za rozwój naczyń krwionośnych. Techniki mikroskopowe posłużą między innymi opisaniu dynamiki transportu nanocząstek w komórkach nowotworowych. Wykorzystanie wyjątkowych właściwości nanomateriałów, wiążące się z nowymi, szerokimi możliwościami, wymaga lepszego poznania mechanizmów odziaływania nanocząstek z żywymi organizmami.

Nanocząstki mogą oddziaływać na komórki organizmu oraz komórki nowotworowe prawdopodobnie poprzez interakcję z błoną komórkową i hamowanie działania znajdujących się na niej receptorów. Błona komórkowa poprzez receptory błonowe odpowiada za odbieranie sygnałów od innych komórek oraz reakcje na zmieniające się warunki organizmu. Jako przykład można podać sytuację skaleczenia, czy innego zranienia, w której komórki naczyń krwionośnych otrzymują specyficzne informacje, będące dla nich sygnałem do rozpoczęcia wzrostu. Ten sam mechanizm wykorzystują nowotwory w celu utworzenia odżywiającej je sieci naczyń krwionośnych. Ponadto, obecność nanocząstek we wnętrzu komórek oraz specyficzne zmiany, jakie wywołuje w komórkach sposób pobierania nanocząstek mogą istotnie oddziaływać na funkcjonowanie komórek np. ich zdolność do odżywiania się czy aktywność. Podobnie jak w przypadku składników odżywczych, nanocząstki mogą być pobierane przez komórki z wykorzystaniem różnych mechanizmów. Ich określenie pomoże wyjaśnić obserwowane właściwości nanocząstek diamentu i grafitu.

Mgr Mateusz Wierzbicki

Absolwent kierunku Biologia na Wydziale Rolnictwa i Biologii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Obecnie w ramach studiów doktoranckich prowadzi badania na Wydziale Nauk o Zwierzętach SGGW. Jego zainteresowania naukowe skupiają się wokół nowych zastosowań nanocząstek w biologii eksperymentalnej, szczególnie ich wpływu na angiogenezę. Uczestniczył także w badaniach transportu wewnątrzkomórkowego, którego zagadnienia stara się także rozwijać w aktualnie prowadzonych doświadczeniach.

Adres strony internetowej zespołu: http://nanobioteam.pl/

Data publikacji: 29.08.2012