Znanstvenici su razvili eksperimentalnu tehnologiju koja uz pomoć infracrvenog svjetla i sintetskih molekula mehanički razara stanice raka. Dosadašnji rezultati dobiveni su u laboratorijskim uvjetima i na životinjskim modelima.
Znanstvenici razvijaju novu metodu liječenja raka koja bi u budućnosti mogla smanjiti potrebu za kemoterapijom, kirurškim zahvatima ili zračenjem. Iako je istraživanje još uvijek u ranoj fazi i zasad je testirano samo u laboratoriju i na životinjskim modelima, prvi rezultati izazvali su veliko zanimanje znanstvene zajednice.
Nova tehnologija, prenosi ScienceAlert, nazvana je „molekularni pneumatski čekić” (molecular jackhammer), a temelji se na uporabi svjetlosti i sintetskih molekula koje se već godinama koriste u medicinskoj dijagnostici.
Kako djeluje nova tehnologija?
Istraživači koriste aminocijaninske molekule – sintetska bojila koja se rutinski primjenjuju u medicinskom snimanju. Kada se izlože bliskom infracrvenom svjetlu, ove molekule počinju sinkronizirano vibrirati brzinom od oko 40 bilijuna oscilacija u sekundi.
Takve iznimno brze vibracije stvaraju mehaničku silu koja fizički razara membranu stanice raka. Umjesto da djeluje kemijski, kao što to čine mnogi postojeći lijekovi, ova metoda uništava tumorske stanice mehaničkim putem. Prema dosadašnjim rezultatima, stanice raka mogu biti uništene u svega nekoliko minuta, čak i pri vrlo niskim dozama korištenih molekula.
Izuzetno obećavajući laboratorijski rezultati
Prvi rezultati objavljeni su krajem 2023. godine u uglednom znanstvenom časopisu Nature Chemistry. Istraživanje su proveli znanstvenici sa Sveučilišta Rice, Sveučilišta Texas A&M i Sveučilišta Teksas.
U laboratorijskim kulturama metoda je pokazala 99-postotnu učinkovitost u uništavanju stanica raka. Dodatno, u pokusima na miševima oboljelima od melanoma polovica životinja nakon liječenja više nije pokazivala znakove bolesti.
Iako su rezultati impresivni, važno je naglasiti da su dobiveni isključivo na laboratorijskim uzorcima i životinjskim modelima. Brojna obećavajuća istraživanja ne potvrde se uvijek u kliničkim ispitivanjima na ljudima, zbog čega će biti potrebno još puno istraživanja prije moguće primjene ove tehnologije u medicinskoj praksi.
Novi korak prema preciznijem liječenju različitih vrsta raka
Jedan od autora istraživanja, kemičar James Tour sa Sveučilišta Rice, nastavio je razvijati ovu tehnologiju zajedno sa suradnicima.
Krajem 2024. godine objavili su novo istraživanje u časopisu Advanced Science, u kojem opisuju različite inačice molekularnih pneumatskih čekića. Cilj je razviti verzije koje će moći još preciznije ciljati različite vrste tumora, čime bi se dodatno povećala učinkovitost liječenja.
Zašto bi ova metoda mogla biti posebno važna?
Jedna od najvećih prednosti ovog pristupa jest činjenica da se radi o mehaničkom, a ne kemijskom načinu uništavanja stanica raka. Znanstvenici smatraju da zbog toga postoji manja vjerojatnost da će tumorske stanice razviti otpornost na terapiju, što je jedan od najvećih problema kod brojnih postojećih oblika liječenja.
– Ovo istraživanje predstavlja potpuno drugačiji način liječenja raka korištenjem mehaničkih sila na molekularnoj razini – izjavio je kemičar Ciceron Ayala-Orozco sa Sveučilišta Rice prilikom objave prvog rada.
Nova tehnologija nadovezuje se na ranije razvijene molekularne strojeve poznate kao motori tipa Feringa, koji su također mogli oštetiti tumorske stanice. No, prema riječima Jamesa Toura, riječ je o sasvim novoj generaciji molekularnih strojeva.
– Njihovo mehaničko gibanje više je od milijun puta brže od prethodnih motora tipa Feringa, a mogu se aktivirati bliskim infracrvenim svjetlom umjesto vidljivim svjetlom – rekao je Tour. Aminocijaninske molekule već se koriste u biomedicinskom snimanju jer su stabilne u vodi i lako se vežu za površinu stanica.
Posebna prednost ove metode jest uporaba bliskog infracrvenog svjetla koje može prodrijeti dublje u ljudsko tkivo od vidljive svjetlosti. To otvara mogućnost da se u budućnosti liječe tumori smješteni duboko u tijelu, primjerice u kostima ili unutarnjim organima, bez potrebe za kirurškim zahvatom kako bi se došlo do tumora.
Kako nastaje sila koja uništava stanice?
Zbog svoje kemijske građe aminocijaninske molekule ostaju sinkronizirane kada su izložene bliskom infracrvenom svjetlu. Pritom elektroni unutar molekula stvaraju tzv. plazmone – kolektivne vibracije koje pokreću cijelu molekulu.
– Prvi put pokazujemo da se molekularni plazmon može iskoristiti za pobuđivanje cijele molekule kako bi proizvela mehaničko djelovanje s vrlo konkretnim ciljem – razaranjem membrane stanica raka – objasnio je Ayala-Orozco.
Plazmoni imaju svojevrsni produžetak koji omogućuje molekulama da se pričvrste za membranu tumorske stanice, dok snažne vibracije doslovno trgaju njezinu površinu.
Što je pokazalo najnovije istraživanje?
U najnovijem radu istraživači su ispitali i moguće sigurnosne rizike ove tehnologije. Rezultati pokazuju da normalne stanice brzo preuzimaju male doze neaktiviranih molekularnih pneumatskih čekića te ih učinkovito uklanjaju iz stanice.
Prema autorima, upravo bi taj mehanizam mogao predstavljati važan pokazatelj da bi metoda u budućnosti mogla imati povoljan sigurnosni profil, iako će to tek trebati potvrditi daljnja pretklinička i klinička istraživanja.
Istraživanje kojim je prvi put dokazan koncept ove tehnologije objavljeno je u časopisu Nature Chemistry, dok je najnoviji rad o razvoju različitih inačica molekularnih pneumatskih čekića objavljen u časopisu Advanced Science. Iako je put do moguće primjene u liječenju ljudi još dug, rezultati dosadašnjih istraživanja otvaraju novu perspektivu u razvoju terapija koje bi rak mogle uništavati na potpuno drukčiji način od onoga koji se danas koristi.
(Ordinacija.hr)
