Вчені знищили 99% ракових клітин за допомогою вібруючих молекул.

Дослідження, вперше опубліковане минулого року в журналі Nature Chemistry та продовжене цього року, продемонструвало, що стимулювання молекул аміноціаніну світлом ближнього інфрачервоного діапазону призводить до їхніх синхронних коливань, достатніх для руйнування мембран ракових клітин.

Молекули аміноціаніну вже використовуються в системах біовізуалізації як синтетичні барвники. Вони зазвичай застосовуються в малих дозах для виявлення раку, залишаються стабільними у воді та добре прикріплюються до зовнішніх поверхонь клітин.

Як працює вібраційний механізм?

Дослідницька група з Університету Райса, Техаського університету A&M та Університету штату Техас заявила, що їхній підхід є помітним покращенням у порівнянні з іншими раніше розробленими молекулярними пристроями для знищення раку, які називаються механізмами «Феринг»-типу, що також могли руйнувати структури проблемних клітин.

«Це зовсім нове покоління молекулярних механізмів, які ми називаємо молекулярними відбійними молотками», – сказав хімік James Tour (Джеймс Тур) з Університету Райса, коли були опубліковані результати дослідження.

Вони більш ніж у мільйон разів швидші у своєму механічному русі, ніж попередні механізми, і їх можна активувати не видимим, а ближнім інфрачервоним світлом.

Використання ближнього інфрачервоного світла важливе, оскільки дозволяє вченим проникати в організм глибше. Потенційно можна буде лікувати рак у кістках та органах, не вдаючись до хірургічного втручання, необхідного для того, щоб дістатися до ракової пухлини.

Під час випробувань на вирощених у лабораторії ракових клітинах метод молекулярного відбійного молотка показав 99-відсотковий результат по знищенню клітин. Підхід також був протестований на мишах з меланомою, і у половини тварин рак повністю зник.

Структура та хімічні властивості молекул аміноціаніну дозволяють їм синхронізуватися під впливом правильного подразника – наприклад, ближнього інфрачервоного світла. У русі електрони всередині молекул формують так звані плазмони – колективні коливання, які приводять у рух всю молекулу.

«Необхідно підкреслити, що ми виявили ще одне пояснення того, як ці молекули можуть працювати», – говорить хімік Ciceron Ayala-Orozco (Сісерон Айала-Ороско) з Університету Райса.

Вперше молекулярний плазмон використовується таким чином, щоб збуджувати всю молекулу та здійснювати механічний вплив для досягнення певної мети – в даному випадку розриву мембрани ракових клітин.

З одного боку, у плазмонів є плече, яке допомагає з'єднувати молекули з мембранами ракових клітин, тоді як коливальні рухи розривають їх на частини. Дослідження все ще триває, і його перші та подальші результати є дуже багатообіцяючими.

Крім того, це такий простий біомеханічний метод, проти якого раковим клітинам буде важко придумати якусь блокаду. Далі дослідники планують вивчити інші типи молекул, які можуть бути використані аналогічним чином.

Це дослідження присвячено пошуку іншого способу лікування раку за допомогою механічних сил на молекулярному рівні.