Forskere observerer, hvordan potentiel kræftbehandling reagerer i en enkelt celle

Ved hjælp af en 185 meter strålelinje ved diamantsynkrotronen, forskere kunne se, hvordan osmium, et sjældent ædelmetal, der kunne bruges til kræftbehandlinger, reagerer i en enkelt menneskelig lungekræftcelle. Dette er et stort skridt fremad i at opdage nye anti-cancer-lægemidler for forskere ved University of Warwick.

I øjeblikket indeholder halvdelen af ​​de kræftmidler, der anvendes i kemoterapi, metallet platin, som, når en gang er inde i kræftcellen, reagerer i kernen, som kan føre til uønskede bivirkninger af behandlingen. Imidlertid, osmium er et sjældent metal, der ikke er blevet forsket bredt, og kan måske bruges som en ny kræftbehandling med færre bivirkninger.

I avisen, "Sporing af reaktioner af asymmetriske organiske-osmiumoverførselshydrogeneringskatalysatorer i kræftceller, " offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie , forskere fra University of Warwick har, for første gang, brugte den nye 185 m strålelinje til at spore osmium i en enkelt kræftcelle i en skala på 100 nanometer.

De brugte to teknikker til at spore potentielle behandlinger i kræftceller, den første, ICP-MS, som står for Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry, kan kvantificere en bred vifte af naturlige og lægemiddelelementer i millioner af celler. Imidlertid, at undersøge en enkelt kræftcelle, forskere brugte synkrotron røntgenfluorescens (XRF) billeddannelse.

Ved hjælp af en hård røntgen nanoprobe beamline, forskere fra University of Warwick observerede, hvordan osmium reagerede i en enkelt lungekræftcelle. Imidlertid, osmiums reaktivitet bestemmes af dets belægning (dets ligander), så de overvågede også liganderne i det samme XRF-eksperiment ved at mærke dem med brom.

Når osmium var i cellen, observerede forskere, at osmium forbliver i cytoplasmaet, hvorimod liganderne kom ind i kernen, potentielt tegn på dobbelt angreb på kræftcellen.

Professor Peter Sadler, fra Institut for Kemi ved University of Warwick, siger, "Med en ud af to mennesker, der får kræft i deres liv, behovet for at finde nye lægemidler har aldrig været mere presserende. En del af lægemiddelopdagelsen er at se præcis, hvordan de reagerer og virker i celler. osmium er et sjældent ædelmetal, imidlertid, da det kan fungere som en katalysator, en meget lille mængde er nødvendig for reaktioner i kræftcellen, derfor kunne det være en bæredygtig behandling fremover. Vi ville se, hvordan det præcist virkede i en enkelt kræftcelle, som involverede en række nye teknikker, herunder at tage vandmolekyler ud af cellen og hurtigt lynfryse den. Hvorimod celler normalt ændres kemisk for at se reaktionerne, i vores metode er de tæt på deres naturlige tilstand, gør vores resultater mere autentiske."

Dr. Elizabeth Bolitho, fra Institut for Kemi og Diamant siger, "Vi arbejdede 24 timer i døgnet, fem dage om ugen til at indsamle disse spændende data, giver os mulighed for at se inde i kræftceller i en opløsning på nanoskala. Dette har givet afgørende indsigt i potentielle cellulære mål for sådanne osmiumkatalysatorer. Ikke alene var vi i stand til at spore osmium i en lungekræftcelle, men mere udbredt i brystkræft, ovarie- og prostatacancerceller, for eksempel, som giver håb om, at osmium i fremtiden kan bruges til at behandle en række forskellige kræftformer."

Professor Sadler tilføjede:"Vores team håber at fremme deres opdagelser gennem præklinisk udvikling hen imod nye osmiumlægemidler til kræftbehandling, selvom dette typisk tager flere år. Hvis det lykkes, så vil de dage og søvnløse nætter brugt på at indsamle XRF-data på Diamond-synkrotronen helt sikkert have været umagen værd."

Paul Quinn, Billedbehandlingsgruppeleder hos Diamond Light Source siger, "Samarbejdet mellem Warwick og I14 beamline er meget spændende. Vores forskning har udnyttet de avancerede nano-billeddannelsesmetoder, vi har udviklet og bygget hos Diamond, til at afbilde placeringen af ​​disse lægemidler i kræftceller pænt og få betydelig indsigt i, hvordan de interagerer ."