光活化金属催化剂破坏癌细胞

2019-09-26 447健康相关癌症

一种太空时代金属,大概是使恐龙灭亡的小行星的一部分,提供一种使用光选择性治疗癌症的新方法。

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开发了一种技术,该技术利用光激活抗癌化合物铱,该化合物首次即使在低氧状态下,攻击癌细胞的能量来源,该技术使癌症治疗范围显著扩大。

该技术已在今天(2019年9月23日)在《自然化学》上发表的一篇论文中进行了详细介绍,并可能为临床医生提供另一种工具来对抗癌症,甚至可能为患者接种预防未来癌症的疫苗。

光活化金属催化剂破坏癌细胞

光动力疗法

光动力疗法(PDT)使用光通过激活一种称为光敏剂的化学物质杀死体内的癌症肿瘤,该化合物可在存在光的情况下产生可攻击癌细胞的化合物。使用这种方法,临床医生可以将光引导至癌症肿瘤的特定区域,并使正常组织免受损伤。

当前的方法主要依靠氧气的存在,许多肿瘤是“含氧量低的”,这意味着它们通常由于血液供应不足而缺乏正常的氧气量。国际科学家团队现已开发出一种金属铱化合物,即使氧浓度低,该化合物也能杀死培养中的癌细胞。

该技术可以治疗可照射光的任何肿瘤,特别适合治疗膀胱癌,肺癌,食道癌,脑癌和皮肤癌。英国每年约有10,000例膀胱癌病例,其中约5,000例可能从这种治疗中受益。

华威大学化学系的彼得·萨德勒(Peter Sadler)教授说:“在癌症治疗中,临床医生一直在努力与抗药性做斗争。药物最初可以杀死癌细胞,但经过反复治疗,癌细胞会产生抗药性,癌细胞学会了抵销药物影响的方法。研究人员正在寻找新的杀死癌细胞的方式,如果它们已经对其他癌细胞产生抗药性,那么它们可能不会对这种治疗产生抗药性,因为它杀死癌细胞的方式是不同的。

光活化金属催化剂破坏癌细胞

未来可期

“越来越多的人希望尽可能减少癌症治疗的副作用,任何针对其目标的选择性药物都可以帮助解决这一问题。我们开发的化合物根本不会具有很高的毒性,我们会给予将其吸收到癌细胞上时间,留出一点时间吸收,然后我们将用光照射并激活这些细胞。与目前的方法相比,我们希望杀死这些癌细胞的速度非常快。”

一旦被光激活,铱化合物就会攻击癌细胞中的能量产生机制-一种称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的重要辅酶-并催化破坏该辅酶或将其转化为氧化形式。这使癌细胞中的能量产生机制被破坏,并有效切断了肿瘤的动力来源。

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的需求非常高,因为它们需要大量能量才能分裂并快速繁殖。

研究人员甚至发现,该化合物通仍然可以在氧气存在下起作用。

科学家小组还指出,随着癌细胞的死亡,它们改变化学反应的方式会在体内产生免疫反应,这就是所谓的免疫治疗反应。这表明用这种技术治疗的那些人可能会被免疫抵抗该癌症的攻击,并将在未来的研究中进一步研究。

沃里克大学的Vas Stavros教授评论说:“现在可以利用光的力量在千分之一秒内显着改变化学分子的反应性,以治疗耐药性癌症。”

赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt University)的马丁·帕特森(Martin Paterson)教授评论道:“这一突破说明了现代计算技术的力量,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理。”

中山大学的惠超教授评论说:“现在,我们有了一种潜在的新药,它不仅可以选择性地杀死具有正常氧气供应的癌细胞,而且还可以抑制经常抵抗光动力疗法治疗的低氧癌细胞。”

彼得·萨德勒(Peter Sadler)教授补充说:“金属化合物在人体中诱导免疫原性反应的能力可能有效地使人接种疫苗,以抵抗癌症的未来侵袭,这是一个令人兴奋的发展。这是一种推测,但我们正在进一步研究这一特征。

光活化金属催化剂破坏癌细胞

引用

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

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