Nanobuizen ingezet bij zoeken naar kankerverwekkende stoffen

Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om nanobuisjes binnen levende cellen te gebruiken als chemische sensors. De koolstofbuisjes moeten onder meer kankerverwekkende stoffen kunnen herkennen.

De chemische sensor die de onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology ontwikkelden, werd opgebouwd uit koolstof nanobuizen, ook wel bekend als cnt's. De koolstof buizen werden van een coating van dna-materiaal voorzien om verschillende stoffen te herkennen. Afhankelijk van de dna-laag op de koolstofbuizen, binden de nanobuizen aan specifieke moleculen. Die binding verandert de eigenschap van nanobuizen om onder invloed van infrarood licht te fluoresceren. De mate van fluorescentie wordt door de binding met moleculen beïnvloed, waardoor de intensiteit en kleur van het oplichten van de nanobuizen verandert onder invloed van specifieke moleculen.

De koolstofbuizen met dna-coating kunnen hun werk binnen levende cellen doen en zo informatie doorgeven over de aanwezigheid en activiteit van specifieke stoffen. Zo zijn inmiddels dna-coatings ontwikkeld die specifiek waterstofperoxide of hydroxyl-radicalen herkennen, beide zeer reactieve stoffen die het dna van de cel kunnen beschadigen en zo kanker kunnen veroorzaken. Ook andere kankerverwekkende stoffen kunnen inmiddels herkend worden, maar ook medicijnen die voor chemotherapie worden gebruikt. Zo zouden de nanobuizen gebruikt kunnen worden om de effecten van zowel kankermedicijnen als kankerverwekkende stoffen in levende cellen te observeren.

Verandering in fluorescentie van cnt's met dna-coating onder invloed van waterstofperoxide

Reacties (26)

[Amanoo]

Ze moeten dit natuurlijk wel eerst flink testen en erover nadenken.
Je wil natuurlijk niet dat het op water of glucose gaat reageren. Bepaald kankerverwekkend is dat niet.
Misschien bestaan er ook stoffen die je in kleine hoeveelheden nodig hebt, maar in grote hoeveelheden kankerverwekkend zijn, maar dat is puur uit mijn grote duim, dat weet ik niet.
Zou kunnen, maar misschien ook niet.
Om alvast een gerucht om zeep te helpen, dat DNA eromheen, als ze het goed doen is het wel veilig. Zo'n stuk DNA kan niet zomaar in een ribosoom terecht komen (een eiwitmaker, dat eiwitten maakt door RNA uit te lezen). Zo'n ribosoom neemt dus RNA in, dus DNA moet eerst in deze stof worden omgezet. In DNA komen 4 soorten atoomgroepen voor. Elke combinatie van 3 van deze groepen (een groep mag vaker voorkomen in zo'n combo) heeft een bepaalde betekenis. Een paar betekenen start. Vanaf start kan een stukje DNA worden omgezet in RNA. Als dus de start-combo ontbreekt in het stukje DNA, zal het nooit worden omgezet in RNA, en dus ook nooit worden uitgelezen door een ribosoom, zodat er ook geen gekke eiwitten kunnen ontstaan, die misschien gevaarlijk zijn.

Als ik het goed heb gaat er eerst vanaf het start stukje een eiwit langs het DNA die het uit te lezen stuk losmaakt. Als ik er niet naast zit gebeurt dat alleen in de celkern, dus zelfs al zou er een startstukje in het DNA rond de buis zijn, dan nog zou er geen direct gevaar moeten zijn.

En dan moet er nog voldoende eiwit worden gemaakt om schadelijk te zijn, hoewel dat al ietsje makkelijker is.

Ik hoop dat dat duidelijk was, ik heb het ook maar op school geleerd een jaar geleden. Ik ben maar scholier, geen leraar.

[StanPC]

Je zit aardig in de buurt.

Maar volgens mij is het zo dat het RNA pas na het passeren van het eerste deel van het ribosoom wordt geknipt. In het tweede deel wordt dus RNA geknipt, en vervolgens krijg je dus aminozuurketens die samen een eiwit vormen (een enzym is een eiwit). Dit allemaal onder invloed van rRNA.

Echter, hoeven de ribosomen samen met tRNA en het mRNA niet perse foute enzymen te produceren om een probleem te veroorzaken. Als er door complicaties geen enzymen meer kunnen worden gevormd kan dit ook al enorme gevolgen hebben.

Als mitose (celdeling) vervolgens doorzet, heb je dus verschillende cellen met een deel DNA dat een foute code bevat, hierdoor ontstaat er dus een steeds grotere hoeveelheid cellen die niet instaat zijn een bepaald enzym te vormen. Denk maar eens aan de pancreas (de alvleesklier) die niet in staat is insuline te vormen.


Je hebt inderdaad wel gelijk, als je zegt dat het mRNA nog wordt nagekeken in de celkern, maar dat nakijken is volgens mij alleen maar om 'het nuttig mRNA' te filtreren voor de ribosomen. Vervolgens wordt het uit de celkern getransporteerd naar de ribosomen.

Ook hier spreekt slechts een scholier

Over het feitelijke artikel: Ik denk dat het een hele goede ontwikkeling is. Het probleem bij chemokuren en bestraling is vaak nog dat het niet erg doelgericht op de tumor is. Dit heeft als gevolg dat veel gezonde cellen ook afsterven. Bij nanotechnologie zijn ze gelukkig steeds beter in staat de medicijnen of middelen zo doelgericht mogelijk te laten functioneren.

[unglaublich]

Het schema waarbij DNA informatie gebruikt wordt om eiwitten te produceren is als volgt:

DNA > transcriptie > mRNA > translatie > eiwit

DNA is de dubbele streng genetisch materiaal. Dat uit combinaties van scheikunde groepen bestaat, afgekort zijn dat A, T, C, G. Een C past op een G en een T past op een A. Als de ene streng bijvoorbeeld een combinatie heeft van ACGGA heeft de tegenoverliggende streng op dezelfde plek de combinatie TGCCT. Hierdoor is het moeilijker om DNA te muteren, want het heeft als ware een ingebouwde fout correctie.

De namen van de nucleotiden en hun afkortingen:
A Adenosine
G Guanosine
T Thymidine
C Cytidine

Hoe dan ook, tijdens de transcriptie wordt de dubbele streng (DNA) gesplitst en zorgt een enzym (rna-polymerase) ervoor dat er een nieuwe (enkele) streng genetisch materiaal tegenaan gebouwd wordt, deze streng heet mRNA. Nadat het benodigde gedeelte van de streng is "afgewerkt" komen de originele strengen van het DNA weer bij elkaar.

RNA is een enkele streng en de "m" staat voor messenger, boodschapper dus. Deze streng gaat nu (na de transcriptie) naar het cytoplasma waar het door een ribosoom afgelezen zal worden.
Het mRNA wordt tijdens de translatie door de Ribosomen "uitgelezen". Hierbij wordt per stukje mRNA een passend stukje tRNA gezocht, deze zit dan weer gekoppeld aan een aminozuur, dat zijn de bouwstenen van eiwitten. Deze aminozuren met tRNA zwerven gewoon in het celvocht, het cytoplasma.

De aminozuren worden door de ribosomen aan elkaar gekoppeld, dit is de translatie, het tRNA wordt losgelaten en zoekt een nieuw aminozuur (van zijn specifieke soort) om aan te koppelen. Ondertussen groeit het eiwit totdat het ribosoom een stop teken krijgt (verwerkt in een bepaalde combinatie in het mRNA).
Uiteindelijk ontstaat dus een eiwit.

Meer informatie:

Wikipedia, DNA
Wikipedia, Translatie
Bioplek.org, Transcriptie
Wikipedia, Nucleotiden

Originele Artikel:

C&EN: DNA Nanotubes

[Reactie gewijzigd door unglaublich op 23 juli 2024 02:06]

[Verwijderd]

Het verbaast me keer op keer dat er users zijn die in een inhoudelijke discussie linkjes naar wikipedia plaatsen als een soort van justificatie van de info die ze net gepost hebben. Ontwikkelingen gaan (ook op medisch gebied) hard en wikipedia is lang niet altijd compleet en correct. Deze user copy-paste een stukje tekst en wordt omhoog gemod.

Maar on topic. Eerst zou het DNA afgelezen moeten worden door RNA-polymerase, maar dat moet dit stukje synthetisch materiaal wel in de celkern kunnen komen. Dat is nog een hele klus, gezien het met medicatie al lastig is om als corpus alienum in de celkern te komen. Dat is tot op heden (voor zover ik weet, maar als dat niet zo is hoor ik dat graag) niet aangetoond. Maar goed, aannemende dat dat mogelijk is en RNA-polymerase in staat is om dit materiaal (wat niet de structuur van DNA heeft) af te lezen, dan moet er ergens in de code een startcodon zitten (TAC op DNA --> AUG op mRNA). Het RNA polymerase gaat dan 'kopieren' totdat het een stopcodon (meerdere mogelijkheden) tegenkomt.

Daarna zou het in de ribosomen omgezet moeten worden naar een serie aminozuren die samen een eiwit vormen. De meeste eiwitten in ons lijf zijn 1000+ aminozuren. Voor de kansberekenaars, bedenk even hoe groot de kans is dat je per ongeluk 3000+ DNA-basen in de juiste volgorde achter elkaar zet. We hebben een heus Q&A systeem in onze cellen die checkt of de eiwitten die gemaakt worden OK zijn. Zo niet, dan worden ze weer afgebroken en de grondstoffen hergebruikt voor een volgende productie. Natuurlijk is dat systeem niet 100% safe en de meeste fouten zorgen ervoor dat een eiwit onwerkzaam wordt. Als een eiwit dan schadelijk zou moeten zijn moet je toevallig een structuur hebben die een 'active site' heeft om bijv. andere eiwitten te vervormen. Zo'n active site wordt gevormd door de volgorde van aminozuren, de structuur lokaal en de macrostructuur. Alleen als ze alle 3 goed zijn kan een eiwit werkzaam zijn.

In ons DNA zijn (zoals AHBdV al zegt) lange stukken (100.000 tot 1.000.000 keer) junk DNA, die geen eiwitten coderen. Zo lang je zo'n bekend stuk junk-DNA op zo'n tube plakt kan er - zelfs als je alle onwaarschijnlijkheden van hierboven meeneemt - weinig mis mee gaan.

En wat betreft de kankerverwekkende mogelijkheden als je nanotubes inademt (bv. asbest); dat komt oa dat de deeltjes te groot zijn om te fagocyteren voor macrofagen (de vuilnismannen van het lichaam, die zitten door de hele long). Macrofagen zijn best grote cellen, maar deze deeltjes kunnen ze niet te lijf (afbeelding, bruin is asbest, de rose paarse plekken zijn macrofagen). De vorm en afmetingen van de tubes bepalen de 'agressiviteit'. Die continue activatie van de macrofaag die het deeltje maar niet kan fagocyteren geeft ook schade aan de omgeving, wat weer meer macrofagen aantrekt (die het ook niet kunnen fagocyteren). Uiteindelijk is dat de veroorzaker van kanker, niet het deeltje an sich. Als deze buisjes zo klein zijn dat ze intracellulair kunnen blijven, dan werkt het absoluut niet zo kankerverwekkend als asbest.

Het praktisch nut van deze ontwikkeling is dat ze intracellulair het een controlemiddel hebben. Nu kun je hard maken dat sommige stoffen ook daadwerkelijk binnendringen en mogelijk schade aanrichten. Dit is absoluut geen model van de werkelijkheid, want DNA is structureel anders dan dit materiaal en ook de plek (in de celkern of daar buiten) is anders. DNA heeft ook vele herstel en controlesystemen. Bij DNA schade gaat de cel in een soort van pauze totdat het defect herstelt is. Lukt dat niet, dan gaat de cel in apoptose (geprogrammeerde celdood) en is er nog steeds niet aan de hand (even er vanuitgaande dat niet in op 1 moment 15% van je cellen er besluit mee op te houden =). Natuurlijk is dat niet fail-safe, maar het werkt bijna altijd. En mogelijk dat het een mutatie treft, dan moet je maar net de juiste combinatie van veranderingen hebben (tumorsupressie genen die beschadigd raken) voordat het kankerverwekkend is. Voor mensen die daar meer over willen weten, die moeten eens zoeken naar multistep carcinogenesis.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 02:06]

[SiC123]

niet om af te kraken, maar diegene deed nog aan bronvermelding. dat is al heel wat. en als die wikipedia lemma's niet goed zijn, verbeter je ze toch?

[unglaublich]

Behalve dat de Wikipedia encyclopedie gemiddeld minder fouten schijnt te bevatten dan commerciële gesloten encyclopedieën, zet ik er een paar links bij voor (zoals ik al aangeef) mensen die MEER INFORMATIE willen.


De informatie die ik hierboven heb gegeven is gebaseerd op mijn eigen kennis welke ik nakijk aan de hand van mijn studiestof. Dan kun je wel gaan rond bazuinen dat de mensen hier slechts copy-paste reacties plaatsen, maar dat gaat natuurlijk helemaal nergens over. Ik kopieer dus niets, maar probeer alleen begrijpelijke en interessante informatie te geven.

Je hebt een 2+ ontvangen voor je reactie, daar ben ik het ook mee eens. Maar je moet niet sentimenteel worden omdat andere mensen ook (goede) bijdrage kunnen leveren, dus droog je tranen en ga verder met goede reacties schrijven, maar respecteer ook die van anderen.

[Reactie gewijzigd door unglaublich op 23 juli 2024 02:06]

[Verwijderd]

De schoolboekjes lopen nog een beetje achter... Er bestaan geen dingen als nuttig, en niet-nuttig DNA of (m)RNA.

Juist die delen, waarvan men dacht dat het niet nuttig was, ('junk-DNA') omdat het niet voor eiwitten codeerde, blijkt RNA te produceren dat transcriptie van andere delen van het DNA reguleerd. Het junk-DNA lijkt daarmee juist het meest belangrijke deel van het DNA te zijn. (En ouder in evolutie dan eiwitten.)

Op het gebied van de verschillende RNA is het onderzoek nog veel minder ver gevorderd, maar ook daar zitten de verschillende delen niet voor niets ingebouwd.

[Helghast.]

dna is een keten gebonde aminozuren de definitie van een eiwit.

[Amanoo]

Maar volgens mij is het zo dat het RNA pas na het passeren van het eerste deel van het ribosoom wordt geknipt. In het tweede deel wordt dus RNA geknipt, en vervolgens krijg je dus aminozuurketens die samen een eiwit vormen (een enzym is een eiwit). Dit allemaal onder invloed van rRNA.

Kan wel, ik kan me er vaag iets over herinneren. Was nog vorig jaar

Als mitose (celdeling) vervolgens doorzet, heb je dus verschillende cellen met een deel DNA dat een foute code bevat, hierdoor ontstaat er dus een steeds grotere hoeveelheid cellen die niet instaat zijn een bepaald enzym te vormen. Denk maar eens aan de pancreas (de alvleesklier) die niet in staat is insuline te vormen.

Ik weet niet zeker of dit strengeltje DNA wel mee wordt gekopieerd. Maar je weet het natuurlijk nooit.

Jij hebt trouwens volgens mij wel meer lessen gehad dan ik. mRNA ken ik wel, maar tRNA heb ik nog nooit van gehoord.

[markiemannie]

waren het juist niet de nanobuisjes die kanker verwekten?

[flamingworm]

waren het niet enkel de nanobuisje van 14 nm die kankerverwekkend waren?

[long]

Het schijnt als een soort asbest te werken. Asbest bestaat uit hele dunne, maar tegelijkertijd ook hele lange deeltjes. Men denkt dat nanobuisjes, juist omdat ze deze eigenschappen ook kunnen hebben hetzelfde effect hebben.
Maar niet alle nanobuisjes zijn hetzelfde. Sommige hebben inderdaad een lengte van enkele tot vele micrometers. Anderen niet. Dat hangt grotendeels van het productieproces af.

[Nijn]

Er is in een onderzoek aangetoond dat extreme blootstelling aan een bepaald soort nanotube een ontsteking kan veroorzaken die lijkt op een ontsteking die ook voorkomt na blootstelling aan asbest.

Verder staat volstrekt niets vast en hebben we het enkel over hypotheses.

[Amanoo]

In het grieks betekent het woord farmakon gif en geneesmiddel tegelijk.

[Verwijderd]

Zou dat niet te maken hebben met het effect dat een verkeerd gebruik van een "geneesmiddel" dat zeer nadelige gevolgen heeft?

[Plofkotje]

Beetje hetzelfde als met ioniserende straling.. Kan kanker veroorzaken maar ook kanker genezen

[RalphM.]

Vooral in de longen omdat ze de cellen daar dwingen aan te passen op de aanwezigheid van het in de weg zitten van die tubes.

[Cyberamp]

Vrij interessant. Ik weet niet of fluorescentie de huidige beeldvormende technieken zoals total body MRI, CT en PET kan vervangen want de penetratie van dat licht is vrij laag. Maw je kunt er geen total body scans mee maken, alleen van dunne coupes.

[the mod man]

fotonen (oftewel licht deeltjes) al dan niet zichtbaar kunnen wel door een heel lichaam heen. Zo maken ze ook röntgen foto's en MRI scans. Als dit goed werkt kan het als vervanger van bv radioactieve stoffen gebruikt worden. (ze gebruiken als tracer vaak radioactieve stoffen) dan kunnen mensen eerder uit het ziekenhuis ontslagen worden. Ze moeten altijd een aantal uren wachten tot de radioactiviteit genoeg is afgenomen om geen gevaar meer te vormen.

Ik zie wel mogelijkheden

[Cyberamp]

Imo snap je niet echt dat de MRI techniek absoluut niets met fotonen of röntgen te maken heeft, maar dat terzijde. Bij PET scans heeft het aantal uren wachten te maken met de tijd die de tracer nodig heeft om zich door het lichaam te verdelen en niet 'gevaarlijke stralingsdosis' voor de buitenwereld. In dat geval moet iemand in isolatie. Bij mijn weten is dat alleen bij mensen met schildklieraandoeningen die daarvoor hoge therapiedosering krijgen.

En verder ontopic, wanneer er sprake is van (zoals je zelf zegt) 'niet zichtbaar licht', is het dus niet detecteerbaar, en zal weinig (lees: geen) toepassingen hebben...

[Verwijderd]

Fluorescentie is totaal nuttelloos voor als body techniek. Het lichaam verstrooid al het zichbare licht in afstanden van millmeters. Daardoor is het voor diagnostiek alleen aan de onmiddelijke oppervlakte nuttig. Om structuren in cellen te zien, kun je zelfs niet veel dieper dan enige honderden micrometer...

Met infrarood en photo-acoustiek kun je nog wat dingen doen als bloedvaten opsporen, en daarmee eventueel borst kanker e.d., tot een paar cm onder het oppervlak. En daarmee is het dan echt afgelopen.


Snap ook eigenlijk niet waarom dit artikel hier op Tweakers geplaatst wordt. Het is echt niet zo schokkend wat er hier beschreven wordt.... Dat het ook alleen op de website van MIT staat, en niet in een belangrijke wetenschappelijk tijdschrift, is ook een hint dat het niet zo bijzonder is.

[Verwijderd]

Ik dacht juist afgelopen week onderzoekers aan een gerenommeerde universiteit (weet ff niet meer welke), tot de conclusie waren gekomen dat de theorie van vrije radicalen volledig op de schop moest (o.a. omdat er geen aantoonbaar bewijs is van celschade door vrije radicalen e.d.)

[twabi2]

Dat zou een geweldig nieuwtje zijn, want oa de werking van een aantal vitamines en omzettingen van stoffen zijn daarop gebaseerd.
Ik zeg niet dat het niet kan, maar het zou me zo enorm verbazen, ik gok eerder op een fout in dat onderzoek/foute conclusie

[Verwijderd]

offtopic
MRI: Magnetic Resonance Imaging (Sonar-achtig)

PET: Positron Emissie Tomografie (Radionuclides worden gevolgd dmv speciale camera. Vergelijkbaar met Bariumpap en röntgen)
/offtopic

Maar voor de rest een hele goede zaak. Weer een stap dichter bij het voorkomen/genezen van "ongenezelijke" ziektes.

[Verwijderd]

Door Kamerolifant, dinsdag 16 december 2008 13:38

Het verbaast me keer op keer dat er users zijn die in een inhoudelijke discussie linkjes naar wikipedia plaatsen als een soort van justificatie van de info die ze net gepost hebben. Ontwikkelingen gaan (ook op medisch gebied) hard en wikipedia is lang niet altijd compleet en correct. Deze user copy-paste een stukje tekst en wordt omhoog gemod.

Ik kan je vertellen, ik studeer namelijk biologie, dat deze gast gewoon gelijk heeft. Niet zo zeiken op wikipedia, er zijn hier al genoeg betweters om foutieve informatie te verbeteren.