O tehnică fără chimioterapie distruge 99% dintre celulele canceroase în laborator

Oamenii de ştiinţă s-ar putea să fi descoperit o modalitate de a distruge celulele canceroase fără a se baza iniţial pe chimioterapie, intervenţii chirurgicale sau radioterapie.

Abordarea se numeşte „ciocan molecular” (molecular jackhammer) şi se bazează practic doar pe lumină şi pe o moleculă medicală bine cunoscută.

Tehnica presupune utilizarea moleculelor de aminocianină – coloranţi sintetici deja folosiţi pe scară largă în imagistica medicală – şi stimularea lor cu lumină în infraroşu apropiat.

Potrviit unui raport publicat pe Science Alert, acest lucru le determină să vibreze sincronizat cu aproximativ 40 de trilioane de oscilaţii pe secundă, suficient de rapid pentru a rupe fizic membrana unei celule canceroase.

Procedura poate distruge celulele canceroase în câteva minute, chiar şi la doze mici.

Rezultatele primelor experimente care au utilizat tehnica „ciocanului molecular” au fost publicate la sfârşitul anului 2023 în revista Nature Chemistry de o echipă de la Rice University, Texas A&M şi University of Texas.

Experimentele au demonstrat o rată de succes de 99% în distrugerea celulelor canceroase din culturile de laborator.

În modelele de melanom la şoarece, jumătate dintre animale au devenit complet lipsite de cancer.

De atunci, unul dintre cercetători, chimistul James Tour de la Rice University, a extins această abordare împreună cu colegii săi.

La sfârşitul anului 2024, cercetătorii au publicat un studiu de continuare în Advanced Science, în care descriu numeroasele variante de „ciocane moleculare” aflate în dezvoltare, deschizând calea către ţintirea cu o precizie mai mare a diferitelor tipuri de cancer.

Speranţa nu constă doar în rata de succes – trebuie să ţinem cont că toate rezultatele obţinute până acum provin din experimente de laborator şi modele animale, iar reproducerea aceleiaşi eficienţe la oameni nu este întotdeauna atât de simplă.

Însă oamenii de ştiinţă cred că, deoarece este vorba despre o tehnică mecanică, este puţin probabil ca celulele canceroase să dezvolte rezistenţă la aceasta.

„Acest studiu prezintă o modalitate diferită de tratare a cancerului prin utilizarea forţelor mecanice la scara moleculară”, a declarat chimistul Ciceron Ayala-Orozco de la Rice University la publicarea articolulul din Nature Chemistry.

Această abordare reprezintă o îmbunătăţire faţă de un alt tip de mecanism molecular capabilă să distrugă celulele canceroase, dezvoltat anterior şi cunoscut sub numele de motoare de tip Feringa, care puteau, de asemenea, să distrugă structurile celulelor problematice.

„Este o generaţie complet nouă de mecanisme moleculare. Mişcarea lor mecanică este de peste un milion de ori mai rapidă decât cea a motoarelor anterioare de tip Feringa şi pot fi activate cu lumină în infraroşu apropiat, nu cu lumină vizibilă”, declara Tour în decembrie 2023.

Moleculele de aminocianină sunt deja utilizate în bioimagistică drept coloranţi sintetici. Folosite în mod obişnuit în doze mici pentru detectarea cancerului, ele rămân stabile în apă şi se fixează foarte bine pe suprafaţa exterioară a celulelor.

Utilizarea luminii în infraroşu apropiat este importantă deoarece le permite cercetătorilor să pătrundă mai adânc în organism. Cancerele localizate în oase şi organe ar putea fi tratate fără a fi nevoie de intervenţii chirurgicale pentru a ajunge la formaţiunea tumorală.

Structura şi proprietăţile chimice ale moleculelor de aminocianină fac ca acestea să rămână sincronizate atunci când sunt stimulate corespunzător, de exemplu cu lumină în infraroşu apropiat. În timpul mişcării, electronii din interiorul moleculelor formează ceea ce se numesc plasmoni – entităţi colective aflate în vibraţie care generează mişcarea întregii molecule.

„Ceea ce trebuie subliniat este că am descoperit o altă explicaţie pentru modul în care aceste molecule pot funcţiona. Este pentru prima dată când un plasmon molecular este utilizat în acest mod pentru a excita întreaga moleculă şi pentru a produce efectiv o acţiune mecanică folosită pentru atingerea unui scop precis – în acest caz, ruperea membranei celulelor canceroase”, a spus Ayala-Orozco.

Plasmonii au un braţ pe una dintre laturi, care ajută la ataşarea moleculelor de membranele celulelor canceroase, în timp ce mişcările vibratorii le rup. Cercetarea se află încă într-o fază incipientă, însă aceste rezultate iniţiale sunt foarte promiţătoare.

În cea mai recentă lucrare, cercetătorii au abordat preocupările privind potenţiala toxicitate a acestor molecule şi au constatat că dozele mici de „ciocane moleculare” neactivate sunt rapid internalizate şi eliminate de celulele normale.

„Eliminarea relativ rapidă a ciocanelor moleculare din celule observată în acest studiu sugerează existenţa unei posibile căi prin care acestea ar putea fi eliminate din organism. Acest mecanism de eliminare oferă informaţii importante privind profilul potenţial de siguranţă al ciocanelor moleculare pentru aplicaţiile terapeutice”, scrie echipa.

Rezultatele primului studiu de demonstrare a conceptului au fost publicate în Nature Chemistry, iar cel mai recent studiu privind diferitele variante de „ciocane moleculare” a fost publicat în Advanced Science.