Команда исследователей из Университета Райса, Texas A&M и Техасского университета разработала революционный метод борьбы с онкологическими заболеваниями, получивший название «молекулярный отбойный молоток». Технология позволяет уничтожать до 99% раковых клеток в лабораторных условиях без первоначального применения химиотерапии, хирургического вмешательства или лучевой терапии.
В ходе экспериментов на мышиных моделях меланомы (агрессивного рака кожи) половина подопытных животных полностью излечилась от заболевания. В основе нового подхода лежат молекулы аминоцианина — синтетические красители, которые уже давно и безопасно используются в медицине для биовизуализации и обнаружения опухолей.
Молекулы обладают свойством стабильности в водной среде и способны прочно прикрепляться к внешней стороне клеток. Авторы проекта выяснили, что при стимуляции ближним инфракрасным светом электроны внутри аминоцианина формируют плазмоны — коллективно вибрирующие структуры.
Это заставляет всю молекулу совершать синхронные механические колебания с колоссальной скоростью — около 40 триллионов раз в секунду. Такие сверхбыстрые движения буквально разрывают защитную клеточную мембрану, приводя к гибели раковой клетки за несколько минут даже при низких дозах воздействия.
По словам химиков Джеймса Тура и Сисерона Айалы-Ороско, новая технология представляет собой следующее поколение молекулярных машин. Их механическое движение более чем в миллион раз быстрее, чем у прежних аналогов (моторов типа Феринги). Использование ближнего инфракрасного света критически важно, поскольку он способен проникать глубоко в тело человека. В перспективе это позволит бесконтактно уничтожать опухоли в костях и внутренних органах без необходимости хирургического доступа к ним.
Главное преимущество «молекулярных отбойных молотков» заключается в механическом характере атаки на молекулярном уровне. Из-за физического разрушения оболочки раковым клеткам будет крайне сложно выработать устойчивость к лечению, в отличие от традиционной химиотерапии.
Ученые также исследовали потенциальную токсичность метода: тесты показали, что в неактивированном состоянии низкие дозы молекул быстро захватываются здоровыми клетками и выводятся из них, что указывает на безопасность терапии для организма. Результаты верификации концепции и описание новых вариаций молекулярных машин опубликованы в авторитетных научных журналах Nature Chemistry и Advanced Science. В настоящее время проект находится на ранней стадии подготовки к клиническим испытаниям на людях.
