Lysaktiveret metalkatalysator ødelægger kræftcellernes vitale energikilde

Et metal i en rumalder, der var en del af asteroiden, der ødelagde dinosaurerne, kunne give en ny metode til selektiv behandling af kræfttumorer ved hjælp af lys.

Forskere ved University of Warwick i samarbejde med kolleger i Kina, Frankrig, Schweiz og Heriot-Watt University har udviklet en teknik, der bruger lys til at aktivere en kræftdræbende forbindelse af Iridium, der angriber, for første gang, en vital energikilde i kræftceller selv under hypoxi, markant åbning af den række kræftformer, der kan behandles ved hjælp af teknikken.

Teknikken er detaljeret i et papir, der blev offentliggjort i dag (23. september 2019) i Naturkemi og kan føre til et andet værktøj, som læger kan bruge i kampen mod kræft, og potentielt endda vaccinere patienter mod fremtidige kræftformer.

Fotodynamisk terapi (PDT) bruger lys til at dræbe kræfttumorer i kroppen ved at aktivere en kemisk forbindelse kaldet en fotosensibilisator, som skaber arter, der kan angribe kræftceller i nærvær af lys. Ved hjælp af denne metode, klinikere kan lede lyset til bestemte områder af kræftsvulsten og skåne normalt væv for skader.

Nuværende metoder afhænger hovedsageligt af tilstedeværelsen af ​​ilt, og mange tumorer er 'hypoksiske, "hvilket betyder, at de mangler normal ilt ofte på grund af dårlig blodforsyning. Det internationale team af forskere har nu udviklet en forbindelse af metallet Iridium, der vil dræbe kræftceller i kulturen, selv når iltkoncentrationen er lav.

Teknikken kan behandle alle tumorer, hvor lys kan administreres, og ville være særligt velegnet til behandling af blære, lunge, spiserør, hjerne- og hudkræft. Der er omkring 10, 000 tilfælde af blærekræft i Storbritannien om året, heraf cirka 5, 000 kan muligvis drage fordel af denne form for behandling.

Professor Peter Sadler fra University of Warwick's Department of Chemistry sagde:"Altid i kræftbehandling, klinikere forsøger at bekæmpe modstand. Lægemidler kan i første omgang dræbe kræftcellerne, men ved gentagen behandling bliver cellerne resistente, de lærer at kemisk modificere stoffet eller modvirke dets virkningsmekanisme. Forskere leder efter nye måder, hvorpå kræftcellen dør. Hvis de er blevet resistente over for andre kræftlægemidler, de er muligvis ikke resistente over for denne behandling, fordi den måde, den dræber kræftcellerne, er forskellig på.

"Der er en stigende interesse for at reducere bivirkningerne af kræftbehandling så meget som muligt, og alt, hvad der kan være selektivt i det, den retter sig mod, vil hjælpe med det. Den forbindelse, vi har udviklet, ville slet ikke være særlig giftig, vi ville give det til kræftcellerne, give lidt tid til at blive optaget, så ville vi bestråle det med lys og aktivere det i disse celler. Vi forventer, at drab på disse kræftceller sker meget hurtigt i forhold til nuværende metoder. "

Når lyset er aktiveret, Iridium-forbindelsen angriber det energiproducerende maskineri i kræftcellerne-et vitalt co-enzym kaldet nicotinamid adenin dinucleotid (NADH)-og ødelægger katalytisk det co-enzym eller ændrer det til sin oxiderede form. Dette forstyrrer det energiproducerende maskineri i en kræftcelle og afbryder effektivt tumorens strømkilde.

Vores kroppe har brug for coenzym nicotinamid adenin dinucleotid (NADH) for at generere energi. Kræftceller har et meget højt krav til NADH, fordi de har brug for meget energi for at dele sig og multiplicere hurtigt.

Forskerne fandt endda ud af, at forbindelsen stadig virker i nærvær af ilt, ved at omdanne det til en 'giftig' type ilt, der vil dræbe kræftcellerne.

Forskerteamet bemærkede også, at når kræftcellerne dør, de ændrer deres kemi på en sådan måde, at de vil generere en immunreaktion i kroppen, hvad der er kendt som en immunterapeutisk reaktion. Dette tyder på, at dem, der behandles med denne teknik, kan blive immuniseret mod angreb af kræft, og vil blive undersøgt nærmere i fremtidig forskning.

Professor Vas Stavros (University of Warwick) kommenterede:"Lysets kraft til dramatisk at ændre kemiske molekylers reaktivitet inden for en tusindedel af en milliontedel af et sekund kan nu udnyttes til behandling af resistente kræftformer."

Professor Martin Paterson (Heriot-Watt University) kommenterede:"Dette gennembrud illustrerer moderne beregnings magt til at forstå lysets virkninger på kemiske molekyler for at give fremtidens lægemidler virkelig unikke virkningsmekanismer."

Professor Hui Chao (Sun Yat-Sen University) kommenterede:"Nu har vi et potentielt nyt lægemiddel, som ikke kun selektivt kan dræbe kræftceller med normal iltforsyning, men også hypoksiske kræftceller, der ofte modstår behandling ved fotodynamisk terapi. "

Professor Peter Sadler tilføjede:"Metallforbindelsers evne til at fremkalde en immunogen reaktion i kroppen, der effektivt kan vaccinere en person mod fremtidigt angreb af kræft, er en spændende udvikling. Det er meget spekulativt, men vi ser nærmere på kendetegnene ved det.

"Det er vigtigt, at vi var så heldige at have haft 3 meget talentfulde unge Royal Society Newton International Fellows i vores team, der arbejdede på dette udfordrende tværfaglige projekt, som unægtelig vil bidrage til fremtiden for denne afgørende vigtige forskning. "

Iridium blev først opdaget i 1803, og dets navn kommer fra det latinske for "regnbue". Fra samme familie som platin, det er svært, skør, og er verdens mest korrosionsbestandige metal. Gul i farven, dens smeltepunkt er mere end 2400 ° Celsius. Det bruges i satellitter og rumfartøjer på grund af dets modstand mod ekstreme miljøer, og menes almindeligvis at være beriget i jordskorpen af ​​en meteorit, der udslettede dinosaurerne for 66 millioner år siden.