Moleküler matkaplar titreşimle kanser hücrelerini yok ediyor

Tıbbi görüntüleme için kullanılan bir sınıf floresan sentetik boyalar kanser hücrelerinin zarlarına yerleştirilerek hızla titreşim yaratıldığinda nekroza neden oldular.

Bir pikosaniyeden daha kısa süren bu molekül titreşimleriyle titreşen aminosiyaninler, düşük ışık seviyelerinde veya konsantrasyonlarda işleyişi bozabiliyor. Rice Üniversitesi, Texas Üniversitesi MD Anderson Kanser Merkezi ve Texas A&M Üniversitesi araştırmacıları, bu "moleküler matkap" tekniğiyle insan melanom hücrelerinin in vitro olarak tamamen yok edildiğini gösterdi. Melanom için fare modellerinde %50 tümörsüz etkinlik elde ettiler.

BENZERSİZ BİR MEKANİK ETKİ

Bir hücrenin bu tür moleküler mekanik kuvvetlere karşı direnç geliştirme ihtimalinin düşük olduğu göz önüne alındığında, moleküler kırıcılar, kanser hücresi ölümünü tetiklemek için alternatif bir yöntem sunabilir. Bu çalışma, hücreleri yok etmek ve muhtemelen adjuvanlar kullanarak hücreleri tedavi etmek için moleküler ölçekte benzersiz bir mekanik etkiyi göstermekte.

Çalışmanın sonuçları Nature Chemistry dergisinde "Moleküler matkaplar kanser hücrelerini vibronik güdümlü hareketle yok ediyor" başlığıyla yayımlandı.

Araştırmacılar, hücre zarlarında delikler açarak hızlı nekrotik ölümle sonuçlanan tek yönlü sentetik moleküler motorlar (Feringa motorları olarak adlandırılır) gibi kanser hücrelerini öldürmek için araçlar kullanmaya çalışıyorlar. Bu taktik bir laboratuvar kabında harika çalışıyor, ancak mevcut araçların çoğu, konu bütün olarak hayvanlar olduğunda ışık bazlı aktivasyon gerektiriyor.

Hemoglobin ve su molekülünün minimum ışık emilimi ve ~10 cm'ye ulaşan insan dokusuna önemli miktarda nüfuz etmesi sayesinde in vivo uygulamalar için UV ve görünür ışık insan dokusundan (deri, kas ve yağ) yalnızca yüzlerce mikrometreden 1 mm'ye kadar nüfuz ederken, optik terapötik pencere olarak da bilinen 650-900 nm'lik yakın kızılötesi (YKÖ) pencere ideal olarak uygundur. Moleküler motorların dönme frekansını daha yüksek dalga boylarına ayarlamak için gösterilen büyük çabalara rağmen, YKÖ frekansında dönebilen bir motor henüz rapor edilmedi.

ENZİMLERİN AKTİF KISIMLARI ARAŞTIRILIYOR

Bu çalışmada, Rice Üniversitesi’nden Dr. Ciceron Ayala-Orozco ve ekibi, tek fotonlu YKÖ ışığının indüklediği hücreler üzerinde moleküler kırıcı matkap kullandılar. Araştırmacılar hücre zarına bağlı aminosiyaninlerin vibronik modunu açmanın, hücreleri hızla öldüren koordineli tüm molekül titreşimlerine neden olduğunu gördüler. Siyanin boyaları fototermal ve fotodinamik tedavilerde kullanılmış ve biyolojik ve tıbbi çalışmalarda kolaylıkla kabul görmüştür.

Araştırmacılar şimdi hücre bağlanması ve titreşime dayalı eylem için bu özelliklerin kombinasyonunu vurgulayabilecek diğer küçük molekülleri tanımlıyor ve sentezliyorlar. Farklı kullanımlar arasında enzimlerin hangi kısımlarının aktif olduğunun kontrol edilmesi, protein kanallarının çalışma şeklinin değiştirilmesi veya ilaçları etkileyen büyük biyolojik düzeneklerin yapısının veya fonksiyonunun değiştirilmesi yer alabilir.

Original makale erişim sayfası: https://www.nature.com/articles/s41557-023-01383-y