Молекулярные «отбойные молотки» разрушают мембраны клеток меланомы
Ученые из Университета Райса и их коллеги обнаружили способ уничтожения раковых клеток, используя способность некоторых молекул сильно вибрировать под действием света.
Исследователи выяснили, что атомы небольшой молекулы красителя, используемого для медицинской визуализации, могут колебаться синхронно — образуя плазмон — при стимуляции ближним инфракрасным светом. Это приводит к разрыву клеточной мембраны раковых клеток. Согласно исследованию, опубликованному в Nature Chemistry, метод показал эффективность 99% против лабораторных культур клеток человеческой меланомы. У половины мышей с опухолями меланомы после лечения не осталось рака.
«Это целое новое поколение молекулярных машин, которые мы называем молекулярными отбойными молотками», — сказал химик Джеймс Тур.
В отличие от наноразмерных «буров» на основе молекулярных моторов нобелевского лауреата Бернарда Феринги, молекулярные отбойные молотки используют совершенно другой и беспрецедентный механизм действия.
«Они более чем в миллион раз быстрее в своем механическом движении, чем прежние моторы типа Феринги, и их можно активировать ближним инфракрасным светом, а не видимым», — отметил Тур.
Ближний инфракрасный свет может проникать в тело гораздо глубже, чем видимый свет, достигая органов или костей без повреждения тканей.
«Отбойными молотками» являются молекулы аминоцианинов — класса флуоресцентных синтетических красителей, используемых для медицинской визуализации.
«Из-за их структуры и химических свойств ядра этих молекул могут колебаться синхронно при воздействии правильного стимула», — пояснил ведущий автор исследования Сисерон Аяла-Ороско.
Исследователям пришлось доказать, что механизм действия молекул нельзя отнести ни к фотодинамической, ни к фотothermal терапии.
«Это первое случаи, когда молекулярный плазмон используется таким образом... для создания механического действия с конкретной целью — в данном случае, разрыва мембраны раковых клеток», — подчеркнул Аяла-Ороско.
Квантово-химический анализ особенностей молекулы, ответственных за эффект «отбойного молотка», выполнили исследователи из Техасского университета A&M. Исследования на мышах с раком были проведены в Онкологическом центре им. М. Д. Андерсона Техасского университета.