科普

光激活金属催化剂破坏癌细胞的生命能量来源

2019-12-10 70健康相关癌症

光激活金属催化剂破坏癌细胞的生命能量来源,一种太空时代的金属可能提供一种利用光选择性治疗癌症肿瘤的新方法。

华威大学的科学家与中国、法国、瑞士和赫瑞瓦特大学的同事合作,他们已经开发出一种利用光来激活一种能杀死癌症的铱化合物的技术,这种化合物能在缺氧的情况下首次攻击癌细胞的重要能量来源,从而大大拓宽了利用这种技术治疗癌症的范围。

今天(2019年9月23日)发表在《自然化学》杂志上的一篇论文详细介绍了这项技术,它可能会成为临床医生用于抗击癌症的另一种工具,甚至可能为患者接种预防未来癌症的疫苗。

研究背景

光动力疗法(PDT)是通过激活一种叫做光敏剂的化学物质,利用光杀死体内的癌症肿瘤,从而创造出能在有光的情况下攻击癌细胞的物种。使用这种方法,临床医生可以将光引导到肿瘤的特定区域,使正常组织免受损害。

光激活金属催化剂破坏癌细胞的生命能量来源

目前的方法主要依赖于氧气的存在,许多肿瘤是“低氧”的,这意味着它们通常由于血液供应不足而缺乏正常的氧气。国际科学家小组现在已经开发出一种金属铱化合物,即使在氧气浓度很低的情况下,这种化合物也能杀死培养中的癌细胞。

这种技术可以治疗任何可以接受光照射的肿瘤,尤其适用于治疗膀胱癌、肺癌、食道癌、脑癌和皮肤癌。英国每年约有1万例膀胱癌病例,其中约5000例可能受益于这种治疗。

华威大学化学系的Peter Sadler教授说:“在癌症治疗的所有时间里,临床医生都在努力对抗耐药性。药物一开始可以杀死癌细胞,但经过反复的治疗,癌细胞产生了抗药性,它们学会了如何用化学方法修改药物或抵消其作用机制。研究人员正在寻找癌细胞死亡的新途径。如果它们已经对其他抗癌药物产生了耐药性,它们可能不会对这种治疗产生耐药性,因为它杀死癌细胞的方式是不同的。

研究结果

“人们对尽可能减少癌症治疗的副作用越来越感兴趣,任何可以选择性治疗的方法都有助于减少副作用。我们开发的化合物不会有很大的毒性,我们会把它给癌细胞,给它一点时间让它被吸收,然后我们用光照射它在那些细胞中激活它。与目前的方法相比,我们希望能很快杀死这些癌细胞。”

光激活金属催化剂破坏癌细胞的生命能量来源,一旦被光激活,这种铱化合物就会攻击癌细胞中产生能量的机制——一种名为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的重要辅酶——然后催化破坏这种辅酶,或将其转变为氧化形式。这扰乱了癌细胞产生能量的机制,有效地切断了肿瘤的能量来源。

我们的身体需要辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)来产生能量。癌细胞对NADH有很高的需求,因为它们需要大量能量来快速分裂和增殖。

研究人员甚至发现,这种化合物在氧气存在的情况下仍能发挥作用,把它转化成一种“有毒”的氧气,杀死癌细胞。

研究意义

这组科学家还指出,当癌细胞死亡时,它们会改变自身的化学成分,从而在体内产生免疫反应,即免疫治疗反应。这表明,那些用这种技术治疗的人可能对这种癌症的攻击免疫,并将在未来的研究中进一步研究。

华威大学(University of Warwick)Vas Stavros教授评论道:“光的力量可以在百万分之一秒内显著改变化学分子的反应活性,现在可以用来治疗难治性癌症。”

Martin Paterson教授(Heriot-Watt大学)评论道:“这一突破说明了现代计算的力量,它可以理解光对化学分子的影响,从而为未来的药物提供真正独特的作用机制。”

Hui Chao教授(中山大学)评论说:“现在我们有一种潜在的新药,不仅可以选择性地杀死正常供氧的癌细胞,而且可以杀死经常抗拒光动力疗法治疗的缺氧癌细胞。”

Peter Sadler教授补充道:“金属化合物在体内引发免疫原性反应的能力,可能有效地为一个人预防未来癌症的攻击,这是一个令人兴奋的发展。”这是非常推测性的,但我们正在进一步研究它的特征。

“重要的是,我们很幸运在我们的团队中有三位才华横溢的年轻牛顿国际研究员,他们致力于这个具有挑战性的跨学科项目,不可否认,他们将为这一至关重要的研究的未来做出贡献。”

铱于1803年首次被发现,它的名字来自于拉丁语中“彩虹”的意思。它与铂同属一个科,坚硬易碎,是世界上最耐腐蚀的金属。黄色,其熔点在2400℃以上。由于其对极端环境的抵抗力,它被用于人造卫星和宇宙飞船。人们普遍认为,6600万年前恐龙灭绝的陨石丰富了地壳。

引用

University of Warwick. "Light-activated metal catalyst destroys cancer cells' vital energy source." ScienceDaily. ScienceDaily, 24 September 2019.
www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190924175727.htm.

上一篇下一篇