نهج جديد لتدمير وقتل الخلايا السرطانية

مثلما تستطيع آلات ثقب الصخور اختراق الخرسانة، فإن آلات ثقب الصخور الجزيئية (MJH) عبارة عن آلات نانوية قادرة على إحداث ضربات قوية يمكن أن تكسر أو تمزق غشاء الخلية، مما يؤدي إلى تعويض الخلية وقتلها.

يتم تشغيل MJHs بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) الذي يحفز الاهتزازات المتزامنة غير الموضعية في جميع أنحاء الخلية، وهو عمل ميكانيكي يمكن استغلاله لقتل الخلايا السرطانية بسرعة، وفقا لما ذكره موقع ميديكال إكسبريس.

نتائج واعدة

اختبر باحثون من جامعة تكساس إيه آند إم، وجامعة رايس، ومركز أندرسون للسرطان بجامعة تكساس، هذه الطريقة باستخدام مزارع مختبرية لخلايا سرطان الجلد البشرية والفئران المصابة بأورام سرطان الجلد.

ووجدوا أن آلات ثقب الصخور الجزيئية حققت كفاءة بنسبة 99% في قتل الخلايا السرطانية في المختبر، وأن 50% من الفئران التي عولجت بهذه الطريقة أصبحت خالية من السرطان.

هذا التطور هو الأول من نوعه ويوفر بديلًا أكثر أمانًا وفعالية لعلاجات السرطان الحالية.

وقد نشرت هذه الدراسة في مجلة كيمياء الطبيعة.

كيف تعمل؟

يعمل تحفيز الأوضاع الحيوية في أغشية الخلايا عن طريق تنشيط جزيئات الأمينوسيانين (MJHs)، والتي يمكن أن تلتصق بسهولة بالجزء الخارجي من الخلايا بسبب شحنتها الموجبة، على عكس طبقة الدهون الفسفورية الثنائية في الخلية.

بمجرد ربطها، يتم تنشيط MJH عن طريق تعريض هذه الجزيئات لتردد أو طاقة غير مرئية للأشعة تحت الحمراء (IR)، أقل قليلًا من طاقة الضوء الأحمر المرئي، وبما أن الإشعاع الأحمر لديه أدنى طاقة في الطيف المرئي، فإن أي ضوء تحت اللون الأحمر يكون غير مرئي، ويسمى هذا النطاق أو نطاق الترددات بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR).

عند تنشيطها باستخدام NIR، تقوم الإلكترونات الموجودة داخل MJH بإنشاء البلازمونات، وهي إثارة للجزيء بأكمله مما يسبب اهتزازات بمعدل سريع للغاية.

مدفوعة بإشعاع NIR، ضربت MJHs كما لو كانت تدق باستمرار سطح الخلية.

إن ضربات المطرقة الجماعية هذه التي تقوم بها MJHs قوية بما يكفي لتمزق أو تشقق غشاء الخلية مما يخلق تعويضًا كافيًا لتدميرها.

وفقًا للدكتور جورج سيميناريو، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية في آرتي ماكفيرين بجامعة تكساس إيه آند إم، فإن إحدى الفوائد الحاسمة لهذا النهج النظري هي أنه يمكنه التنبؤ، من نظرية المبادئ الأولى، بكيفية تصرف MJH في الاختبار التجريبي.

تعتبر هذه المعرفة السابقة ذات قيمة، مما يجعل هذه التقنية أكثر فعالية من حيث التكلفة والوقت مع تجنب تجارب التجربة والخطأ المحفوفة بالمخاطر والمكلفة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن احتمالية تطوير الخلايا السرطانية لمقاومة لهذه القوى الميكانيكية الجزيئية منخفضة للغاية، مما يجعل آلات ثقب الصخور الجزيئية هذه طريقة بديلة أكثر أمانًا للحث على موت الخلايا السرطانية.

وقال سيميناريو: «من وجهة النظر الطبية، عندما تتوفر هذه التقنية، ستكون مفيدة وأقل تكلفة من طرق مثل العلاج الحراري الضوئي والديناميكا الضوئية والإشعاع الإشعاعي والعلاج الكيميائي».

ويرغب الباحثون في مواصلة اختبار هذه التقنية وتحسينها حتى يتمكن المتخصصون الطبيون من الاستفادة منها في النهاية للمساعدة في علاج مرضى السرطان.

إن المجموعة الواسعة من الهياكل الجزيئية المحتملة تمهد الطريق لتصميمها واستخدامها لمكافحة السرطان.

وقال سيميناريو: «هذا هو أحد الأساليب التجريبية النظرية القليلة جدًا من هذا النوع؛ عادةً، لا يستخدم البحث في المجالات المتعلقة بالطب المبادئ الأولى لتقنيات كيمياء الكم مثل تلك المستخدمة في العمل الحالي، على الرغم من الفائدة القوية لمعرفة ما هي».

وأضاف: «تقوم الإلكترونات ونوى جميع الذرات بعملها في الجزيئات أو المواد ذات الأهمية».