Przełom w leczeniu raka – lekarze odkrywają sposób na całkowite zniszczenie guzów bez chemioterapii

Nowa metoda leczenia raka wykorzystująca światło może wyeliminować potrzebę agresywnej chemioterapii i radioterapii.

Naukowcy z Teksasu opracowali metodę wykorzystania światła podczerwonego jako młota pneumatycznego, który może rozrywać komórki rakowe od środka. Badania wykazały, że udało im się wyeliminować czerniaki, najgroźniejszą postać raka skóry.

Syntetyczny niebieski barwnik, często stosowany w obrazowaniu szpitalnym, naturalnie wiąże się z komórkami nowotworowymi.

Naukowcy odkryli, że gdy komórki rakowe poddano działaniu światła podczerwonego, wywoływało to silne wstrząsy, które rozrywały błonę komórkową komórki rakowej, powodując jej śmierć bez użycia ciepła lub silnych leków.

Najnowsza przełomowa metoda – znana jako działanie napędzane wibronicznie – wykazała 99-procentową skuteczność w zwalczaniu laboratoryjnych kultur komórek ludzkiego raka skóry, a połowa myszy z guzami czerniaka wyzdrowiała już po jednym zabiegu.

„To zupełnie nowa generacja maszyn molekularnych, które nazywamy molekularnymi młotami pneumatycznymi” – powiedział dr James Tour, nanotechnolog z Rice University.

Światło bliskiej podczerwieni może przenikać do 10 cm w głąb ciała, docierając do organów i kości bez operacji. Cząstki światła można również funkcjonalizować, aby wiązały się tylko z komórkami nowotworowymi, łagodząc uszkodzenia zdrowych komórek.

Samo leczenie jest wysoce ukierunkowane, ponieważ atomy barwnika wiążą się z receptorami na komórkach rakowych, pozostawiając zdrowe komórki w dużej mierze nietknięte. W badaniach kontrolnych wykazano już, że zabija komórki raka jelita grubego, raka prostaty i raka piersi.

Następnym krokiem będzie ustalenie, czy ten sam molekularny młot pneumatyczny zniszczy komórki rakowe u ludzi.

„To badanie dotyczy innego sposobu leczenia raka, wykorzystującego siły mechaniczne na poziomie molekularnym” – powiedział Ciceron Ayala-Orozco, naukowiec z Rice, który jest głównym autorem badania.

Przeczytaj więcej

Jeśli przełoży się to na pacjentów ludzkich, wpływ leczenia może być ogromny. Szacuje się, że 1,5 miliona Amerykanów żyje z czerniakiem, 1,4 miliona ma raka jelita grubego, a 300 000 mężczyzn ma raka prostaty.

W 2025 roku u około 316 950 kobiet zostanie zdiagnozowany ciężki, inwazyjny rak piersi.

Niepozorny barwnik, który można znaleźć w szpitalach na terenie całego kraju, jest kluczowym elementem działania wibronicznego.

Po związaniu się z receptorami na komórkach czerniaka, zostaje zaatakowany światłem podczerwonym, które wywołuje trzęsienie ziemi w komórce. Atomy barwnika zaczynają wibrować zgodnie.

Elektrony barwnika synchronizują się w „plazmon” — falę ruchu zbiorowego. Ta energia łączy się z naturalnymi wibracjami cząsteczki, powodując, że cała struktura drży z częstotliwością 41 bilionów razy na sekundę.

Gwałtowna, oscylująca energia jest przekazywana bezpośrednio do tłuszczowej błony komórki, podczas gdy nanootwory pękają, umożliwiając przedostanie się do środka płynu i obcych cząsteczek.

Ta szybko poruszająca się siła mechaniczna jest tak duża, że ​​„wszystko w jej pobliżu zostanie rozmontowane” – powiedział Ayala-Orozco.

Komórka rakowa rozpada się, a otwory w jej błonie stają się coraz większe, i obumiera, jeśli nie zostanie zastosowane żadne dalsze leczenie farmakologiczne ani radioterapia.

Odkrycia zespołu z Teksasu zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Chemistry .

Ayala-Orozco powiedziała: „Te cząsteczki to proste barwniki, których ludzie używają od dawna.

„Są biokompatybilne, stabilne w wodzie i bardzo dobrze przyczepiają się do zewnętrznej wyściółki tłuszczowej komórek. Ale mimo że były używane do obrazowania, ludzie nie wiedzieli, jak aktywować je jako plazmony”.

Po latach prób wykorzystania silników aktywowanych niebieskim światłem w leczeniu nowotworów u myszy, Ayala-Orozco zaczął szukać zupełnie innych rozwiązań.

„Zacząłem myśleć, że być może nie potrzebuję koniecznie silnika, ale cząsteczki pochłaniającej światło bliskiej podczerwieni, w nadziei, że tę cząsteczkę da się aktywować i będzie mogła poruszać się w inny sposób — niekoniecznie poprzez obrót” — powiedział Healio .

„Wtedy zacząłem myśleć o pewnych cząsteczkach zwanych cyjaninami i zacząłem łączyć kropki z właściwością fotofizyki zwaną plazmonami, którą badałem podczas mojego doktoratu w celu leczenia raka. Są one aktywowane przez światło bliskiej podczerwieni. W pewnym momencie zdecydowałem, że muszę tego spróbować”.

Gdy naukowcy skierowali swoje mikroskopy na inne rodzaje nowotworów, dokonali fascynującego odkrycia: molekularne młoty pneumatyczne okazały się równie niszczycielskie w przypadku komórek raka prostaty, piersi i jelita grubego w szalkach Petriego.

„Bez względu na to, która linia jest używana, jesteśmy w stanie wyeliminować 100 procent kultur komórkowych” – powiedziała Ayala-Orozco.

Jak powiedziała Ayala-Orozco, uniwersytet będzie musiał nawiązać współpracę z prywatną firmą, aby zwiększyć skalę działalności, pokonać przeszkody regulacyjne i rozpocząć badania na ludziach. Mamy nadzieję, że nastąpi to w ciągu 5–7 lat.