Клетки могут стать злокачественными, если их ДНК повреждена. Многие разные вещи могут вызвать повреждение ДНК, включая курение, химические вещества и радиацию; точное понимание того, что происходит в момент повреждения ДНК, может помочь ученым разработать новые методы лечения рака. Изучая этот механизм, исследователи из Университета Ватерлоо в Канаде смогли идентифицировать новые молекулы, которые избирательно нацелены на раковые клетки.
Исследователи изучили процесс повреждения ДНК, используя своего рода метод молекулярной киносъемки, называемый фемтосекундной лазерной спектроскопией с временным разрешением.
Эта техника похожа на высокоскоростную камеру, которая использует два световых импульса: один для запуска реакции, а другой для отслеживания реакции молекул. Этот метод позволяет исследователям наблюдать, как молекулы взаимодействуют в режиме реального времени, показывая, как клетки становятся злокачественными.
Исследователи десятилетиями использовали фемтосекундную лазерную спектроскопию для изучения биологических молекул в таких областях, как фемтохимия и фемтобиология..
Совсем недавно этот метод был объединен с методами молекулярной биологии и клеточной биологии, чтобы улучшить наше понимание болезней человека, особенно рака, и того, как работают их методы лечения. Эта потенциально новая область получила название фемтомедицина (ящур).
«Мы знаем, что повреждение ДНК — это начальный и решающий шаг в развитии рака», — сказал профессор Цин-Бинь Лу, ведущий автор исследования из Университета Ватерлоо, Канада. «Используя подход ящура, мы можем вернуться к самому началу, чтобы выяснить, что в первую очередь вызывает повреждение ДНК, затем мутации, а затем рак. Ящур перспективен как эффективный, экономичный и рациональный подход к открытию новых лекарств, поскольку он может сэкономить ресурсы, необходимые для синтеза и скрининга большой библиотеки соединений."
Воспользовавшись подходом ящура, профессор Лу и его коллеги открыли новое семейство молекул, называемых галогенированными молекулами на основе неплатины, или соединениями ящура. Они похожи на цисплатин — лекарство, используемое для лечения рака яичников, яичек, легких, мозга и других видов рака.
Однако, несмотря на высокую токсичность цисплатина, новые соединения ящура не вредны для нормальных клеток.
Когда соединения ящура попадают в раковую клетку, они сильно реагируют и образуют реактивные радикалы, которые заставляют клетку убивать себя. Когда соединения ящура попадают в здоровую клетку, клетка начинает увеличивать количество защитной молекулы, называемой глутатионом (GSH), в клетке. Это защищает клетку от химических токсинов, поэтому она не повреждается.
Исследователи протестировали молекулы на человеческих клетках и мышах и обнаружили очень стабильные результаты. Они обработали человеческие клетки — различные нормальные и раковые клетки — соединениями ящура и протестировали их, чтобы увидеть, были ли клетки убиты. Они также проверили уровни GSH в клетках, обнаружив, что количество защитной молекулы увеличилось в нормальных клетках, а в раковых — уменьшилось.
Затем они протестировали соединения ящура на ряде опухолей у мышей, представляющих рак шейки матки, яичников, молочной железы и легких.
Они измерили степень, в которой соединения ящура замедляли рост опухоли, и обнаружили, что они эффективны в замедлении или остановке роста всех опухолей.
«Мы очень рады нашему открытию; мы видим, что соединения ящура так же эффективны, как цисплатин, у мышей, но не токсичны», — сказал профессор Лу. «Мы считаем, что его потенциально можно использовать для лечения очень широкого спектра видов рака, не заставляя пациентов страдать от токсических побочных эффектов, которые имеют некоторые существующие лекарства."
«Мы хотим, чтобы это открытие помогло пациентам, и мы планируем как можно скорее запустить его в клинические испытания», — добавил профессор Лу.