Нейтроны раскрывают, как панкратистатин уничтожает рак, сохраняя здоровые клетки
Научный инструмент в Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США может помочь создать неинвазивное лечение рака, полученное из распространенного тропического растения.
Панкратистатин — это химическое соединение, содержащееся в лилии-пауке, цветке родом с Гавайев. В отличие от традиционных методов лечения, он убивает раковые клетки, оставляя здоровые клетки нетронутыми.
До недавнего времени механизм действия панкратистатина оставался загадкой для ученых. Однако после проведения нейтронных экспериментов в ORNL студенты из Университета Виндзора получили фундаментальное представление о механике панкратистатина, что может открыть новые пути для значительно улучшенных методов лечения рака.
ORNL является одним из немногих мест в мире, где есть нейтронные пучки, способные проводить необходимые для исследования измерения. Прибор Neutron Spin Echo позволил студентам одновременно измерять клеточную динамику в ангстремах и микросекундах (1 Å = 10-10 м, 1 мкс = 10-6 с).
Раковые опухоли начинаются с чрезмерного роста клеток — процесса, который стартует в митохондриях, частях клетки, производящих энергию. Считается, что раковые клетки получают приток холестерина, который делает клеточные стенки (мембраны) митохондрий более жесткими, останавливая их коммуникацию с другими частями клетки. Затем митохондрии выходят из-под контроля, заставляя клетки чрезмерно размножаться.
От синтетических моделей к живым клеткам
Десятилетия назад ученые, используя живые клетки, обнаружили влияние панкратистатина на рак. В этих ранних экспериментах панкратистатин успешно запускал апоптоз (гибель клеток) в раковых клетках яичек, груди, печени, поджелудочной железы и нервных клетках. С тех пор исследования ограничивались экспериментами на синтетических мембранах.
Перед работой в ORNL студенты показали, что панкратистатин упрочняет синтетические митохондриальные мембраны таким образом, что запускает апоптоз, что стало основой для работы с клетками.
Нейтроны особенно подходят для исследования биологических мембран, так как могут проходить через деликатные биологические материалы, не повреждая их.
Студенты использовали спектрометр Neutron Spin Echo в SNS, чтобы сравнить, как панкратистатин влияет на внутренний и внешний слои мембран митохондрий в раковых и нераковых клетках. Они изучают жесткость и толщину мембраны, а также поведение молекул. Предполагается, что здоровая мембрана будет гибкой и подвижной, в отличие от раковых мембран.
Команда также использовала лаборатории Центра Шалла-Воллана и Центра нанофазных материаловедения ORNL для разработки и подготовки образцов.