近期，來自美國萊斯大學(xué)、德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心和德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員共同發(fā)表了一項引人注目的研究，揭示了一種新型的癌細(xì)胞殲滅方法。這項研究利用熒光合成染料，將其嵌入癌細(xì)胞膜中，并通過快速振動的方式誘導(dǎo)細(xì)胞壞死。

這些被稱為氨基青霉烷的振動染料的整體分子振動僅持續(xù)不到皮秒，卻足以在低光水平或濃度下干擾細(xì)胞功能。這種“分子鑿巖機(jī)”技術(shù)在離體條件下展現(xiàn)了對人類黑色素瘤細(xì)胞的完全清除，并在小鼠黑色素瘤模型中實現(xiàn)了50%的腫瘤無效率。

考慮到細(xì)胞不太可能對這種分子機(jī)械力量產(chǎn)生抵抗，分子鑿巖機(jī)提供了一種誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡的替代方法。該研究展示了在分子尺度上獨特的機(jī)械作用，以根除細(xì)胞，并可能使用輔助劑來治療細(xì)胞。

研究論文《分子鑿巖機(jī)通過振動驅(qū)動作用根除癌細(xì)胞》已在《自然化學(xué)》雜志上發(fā)表。

此前，研究人員一直在嘗試?yán)霉ぞ邅須⑺腊┘?xì)胞，比如單向合成分子馬達(dá)（稱為費林加馬達(dá)），這些馬達(dá)在細(xì)胞膜上鉆孔，導(dǎo)致快速壞死。這種策略在培養(yǎng)皿中效果顯著，但許多現(xiàn)有工具在涉及整體動物時需要基于光的激活。

盡管紫外線和可見光只能透過人體組織（皮膚、肌肉和脂肪）數(shù)百微米至1毫米，但650-900納米的近紅外（NIR）窗口，也被稱為光學(xué)治療窗口，由于血紅蛋白和水的最小吸收，結(jié)合對人體組織的較大穿透深度（約10厘米），在體內(nèi)應(yīng)用上具有理想的特性。盡管已經(jīng)付出巨大努力將分子馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)諧到更高的波長，但至今尚未報道可以在NIR頻率下旋轉(zhuǎn)的分子馬達(dá)。

在這項研究中，萊斯大學(xué)的科學(xué)家Ciceron Ayala-Orozco博士及其同事利用了由單光子NIR光引起的分子鑿巖效應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，通過打開連接到細(xì)胞膜的氨基青霉烷的振子模式，可以導(dǎo)致整體分子協(xié)同振動，迅速殺死細(xì)胞。青霉烷染料已被用于光熱和光動力治療，并且在生物和醫(yī)學(xué)研究中得到了廣泛接受。

研究人員目前正在鑒定和合成其他可以強(qiáng)調(diào)細(xì)胞結(jié)合和振動驅(qū)動作用的小分子。不同的應(yīng)用可能包括控制酶的哪些部分是活躍的，改變蛋白通道的工作方式，或改變影響藥物的大生物組件的結(jié)構(gòu)或功能。

參考文獻(xiàn)：Molecular jackhammers eradicate cancer cells by vibronic-driven action

編輯：周敏

排版：李麗