"I'm a firestarter, twisted firestarter."

Paweł Piotrowski
Dec 31, 2020
5 min read

Today is the last day of the year. For many, it will be associated with fun and fireworks. That is why we also will make some "explosions"

Humanity's fight against cancer and the search for the Holy Grail, which would be one cure for all cancers, has been going on for a long time. Or at least one effective treatment for each type. The problem is that neoplastic cells have very similar antigenic expression to healthy cells. Of course, antigens specific for a particular lesion are found, but this is not always possible. Therefore, in recent years, scientists have focused heavily on gene therapies and the search for DNA mutations that can be targeted for treatment.

However, in addition to the methods described above, chemotherapy or radiotherapy, which is known to everyone at least by name, another possibility arises. Healing by explosion. We are not talking here about an explosion of large amounts of C4 or TNT, but about microscopic gas charges induced by ultrasound. This can be used in various ways.

One option is to prepare a gas-filled microbubble with attached receptors to bind to neoplastic cells. A suspension composed of the above-mentioned vesicles is injected in the area or directly into the tumor. Then ultrasound is applied, which induces the expansion of the microbubble causing it to rupture. Large amounts of such "fireworks" cause the membrane of cancer cells to tear, which causes a kind of necrolysis. The Israeli team's research is currently in the laboratory phase, and its effectiveness in mice is 80%, which is a really good result. It is also possible to force the cancer cells to endocytosis of the vesicle containing the fluorocarbon, and then use ultrasound to burst the victim from the inside.

Another possibility that uses explosive microbubbles is to force dendritic cells to present a tumor-specific antigen. The dendritic cells are forced to endocytosis by the many ruptures of molecules with attached miRNA. Those are intended to encode proteins specific for tumor cells, which presents the antigen on the surface of the dendritic cell. This is how cytotoxic T cells learn to recognize an enemy and then go into the battle.

The last example I would like to present today in terms of cellular fireworks is a treatment for brain tumors. Treating them is extremely difficult, because the blood-brain barrier prevents the free movement of cytotoxic cells or some active particles, such as interleukins, through the endothelium. Nevertheless, also here, thanks to organized outbursts, we can make the way to the tumor. In this case, focused ultrasounds are used, which when applied around the tumor cause bursts of microbubbles injected intravasculary. These destroy the endothelium around the tumor, allowing cells such as TIL (tumor infiltration lymphocytes) or molecules such as Il-2 acces to the tumor, making immunotherapy possible.

Today there was nothing about the techniques used in pathology, nevertheless, the subject matter remains strictly pathology connected. For those who feel unsatisfied, I am in a hurry to share with something positive. Next year, a knowledge base on pathological techniques will be created on the labpathexperts.com website where You will find e.g. description of all special staining. There will be ways to make the reagents by yourself and descriptions of what works and why for a given staining.

This year has been difficult for many of you. Both due to the epidemic, economic slowdown or the constant unknown what will happen next. I will not mention a whole lot of private things. For us, it was a very intense year, a year in which Lab Path Experts developed very strongly. The next year promises to be even more intense, and therefore we wish you that any sudden "explosions" heralded better time, development and successes. Let fireworks, even small ones, accompany all of you every day.

HAPPY NEW YEAR!

Source:

1) Tu, Jiawei et al. “Ultrasound-mediated microbubble destruction: a new method in cancer immunotherapy.” OncoTargets and therapy vol. 11 5763-5775. 12 Sep. 2018

2) Wang Y, Bai WK, Shen E and Hu B: Sonoporation by low‑frequency and low‑power ultrasound enhances chemotherapeutic efficacy in prostate cancer cells in vitro. Oncol Lett 6: 495-498, 2013

3) https://www.israel21c.org/israeli-scientist-uses-microbubbles-to-explode-cancer-cells/

4) https://www.sciencemag.org/news/2016/02/exploding-nanobubbles-can-kill-cancer-cells

-------------------------------------

Dziś ostatni dzień roku. Dla wielu będzie się on wiązał z zabawą i fajerwerkami. Dlatego i my dziś sobie „postrzelamy”.

Nie od dziś trwa walka ludzkości z nowotworami oraz poszukiwanie świętego Graala, którym byłby jeden lek na wszystkie nowotwory. Albo chociaż jedno skuteczne leczenie dla każdego typu. Problem polega na tym, że komórki nowotworowe posiadają bardzo podobną ekspresję antygenową do komórek zdrowych. Oczywiście odnajduje się antygeny specyficzne dla konkretnych zmian, ale nie we wszystkich przypadkach jest to możliwe. Dlatego też w ostatnich latach naukowcy mocno skupiają się na terapiach genowych oraz poszukiwaniu mutacji DNA, w które można celować leczenie.

Jednakże oprócz sposobów opisanych powyżej, chemio- czy radioterapii, która znana jest wszystkim chociaż z nazwy, pojawia się jeszcze jedna możliwość. Leczenie poprzez eksplozję. Nie mówimy tu o wybuchu wielkich ilości C4 czy trotylu, a o mikroskopijnych ładunkach gazowych indukowanych poprzez ultradźwięki. Wykorzystać to można w różnoraki sposób.

Jedną z możliwości jest przygotowanie mikropęcherzyka wypełnionego gazem z przyłączonymi receptorami tak, aby łączył się z komórkami nowotworowymi. Zawiesinę skomponowaną z ww pęcherzyków wstrzykuje się w okolicy lub bezspośrednio w guza. Następnie stosuje się ultradźwięki, które indukują rozszerzanie się mikropęcherzyka doprowadzając go do pęknięcia. Duże ilości takich „fajerwerków” powodują, że błona komórek nowotworowych rozrywa się, przez co wywołujemy swojego rodzaju nekrolizę. Badania izraelskiego zespołu są póki co w fazie laboratoryjnej, a ich skuteczność na myszach wynosi 80%, co jest naprawdę niezłym wynikiem. Możliwe jest też zmuszenie komórek nowotworowych to endocytozy pęcherzyka zawierającego fluorokarbon, a następnie przy pomocy ultradźwięków rozsadzić ofiarę od środka.

Inną możliwością wykorzystującą wybuchowe mikropęcherzyki jest zmuszenie komórek dendrytycznych do prezentacji specyficznego dla nowotworu antygenu. Poprzez liczne wybuchy cząsteczek z przyłączonymi miRNA zmusza się komórki dendrytyczne do ich endocytozy. Mają one za zadanie kodować białka specyficzne dla komórek nowotworowych, przez co prezentowany jest antygen na powierzchni komórki dendrytycznej. Limfocyty T cytotoksyczne uczą się dzięki temu jak rozpoznawać wroga, a następnie ruszają do boju.

Ostatnim z przykładów, który chciałbym dziś zaprezentować jeśli chodzi o komórkowe fajerwerki jest sposób na nowotwory mózgu. Leczenie ich jest wyjątkowo trudne, gdyż bariera krew-mózg nie pozwala na swobodne przemieszczanie się komórek cytotoksycznych, czy niektórych cząstek aktywnych jak interleukiny, poprzez śródbłonek. Niemniej jednak i tutaj dzięki zorganizowanym wybuchom można utorować sobie drogę do guza. W tym przypadku używa się celowanych ultradźwięków, które stosowane w okolicy guza powodują wybuchy podanych donaczyniowo mikropęcherzyków. Te niszczą ścianę śródbłonka w okolicy guza, przez co komórki takie jak TIL (tumor infiltration lymphocytes) czy cząsteczki takie jak Il-2 mogą się dostać do nowotworu, dzieki czemu możliwa jest immunoterapia.

Dziś nie było nic o technikach stosowanych w patologii, niemniej jednak tematyka pozostaje ściśle okołonowotworowa. Dla tych, którzy czują niedosyt, spieszę z czymś pozytywnym. W przyszłym roku na stronie labpathexperts.com powstanie baza wiedzy dotycząca technik patologicznych, gdzie znajdziecie m.in. opis wszystkich barwień specjalnych. Pojawią się sposoby jak wykonać samemu odczynniki oraz opisy, co i dlaczego działa w danym barwieniu.

Ten rok dla wielu z Was był ciężki. Zarówno ze względu na epidemię, zwolnienie gospodarki czy ciągłą niewiadomą co się jeszcze wydarzy. O całej masie rzeczy prywatnych nie wspomnę. Dla nas był to rok ponad wszystko intensywny, rok w którym Lab Path Experts bardzo mocno się rozwinęło. Przyszły rok zapowiada się jeszcze intensywniej, dlatego i Wam życzymy, żeby ewentualne nagłe „eksplozje” zwiastowały lepszy czas, rozwój i sukcesy. Niech wam fajerwerki, nawet takie drobne towarzyszą na co dzień.

Szczęśliwego nowego roku!

Źródło: