قتل السرطان: إيريديوم ، المصل البشري الزلال ، وبعض الضوء الأزرق

كان أحد الأبطال الخارقين الأكثر شهرة في مارفل دائماً وسيعتبر لوجان ، ويعرف أيضًا باسم ولفيرين. وما هي مميزات جسمه التي تتبادر إلى الذهن أولاً ، إلى جانب دورة التجديد مع سرعة الفلاش؟ في كلمة واحدة - adamantium. هذا المعدن النادر له خصائص فريدة ، فمن المستحيل تقريبًا تدميره ، والمعالجة تستغرق الكثير من الجهد. هذه المادة الخيالية لها عدة مكافئات في واقعنا ، والتي لها أيضًا خصائص محددة للغاية. من بينها ، يستحق إيريديوم اهتماما خاصا من العلماء. لا يمكن لهذا المعدن أن يصنع بطلاً عظيماً من شخص بسيط ، لكنه يعرف كيفية تدمير الخلايا السرطانية (لن يرفض ديدبول مثل هذا الشيء). كيف توصل العلماء إلى هذا الاستنتاج: ما مدى فعالية الإيريديوم في مكافحة السرطان وما هو مستقبله في علاج الأورام؟ الغوص في تقرير مجموعة الدراسة للحصول على إجابات. دعنا نذهب.

علم المعادن

الإيريديوم (Ir) عبارة عن معدن انتقالي قوي للغاية من المجموعة البلاتينية. مثل الإدمانتيوم الخيالي ، الإيريديوم مقاوم جداً للتآكل حتى في درجات حرارة 2000 درجة مئوية. تشابه آخر لهذين المعدنين في أصلهما الخارجي. بتعبير أدق ، فإن الإيريديوم على كوكبنا صغير جدًا ، لذلك ، يوجد بتركيز عالٍ في الأماكن التي تسقط فيها النيازك.


إيريديوم (Ir)

الإيريديوم معدن شاب إلى حد ما في العالم العلمي ، حيث اكتشفه الكيميائي سميثسون تينانت في عام 1803. لقد عمل على البلاتين بمزيج من أحماض النيتريك والهيدروكلوريك ، والذي يحمل اسمًا غير عادي جدًا - ريجيا المائية. وكما هو واضح من تركيب هذا الحل ، بعد استخدامه لن تصبح "سيد مخمور" ، مثل جاكي شان في الفيلم الذي يحمل نفس الاسم ، بل سيد ميت. لكلمة "الفودكا" تعني في الأصل ماء عادي وفقط بعد القرن الرابع عشر ، بدأت تستخدم لتعني مشروب كحولي.

بمساعدة الفودكا الملكية ، تمكن السيد تينانت من الحصول على الشوائب التي كانت في البلاتين ، أي الأوسميوم والإيريديوم ، في صورة نقية.

كما ذكرنا سابقًا ، هناك القليل جدًا من الإيريديوم - يتم استخراج حوالي 3 أطنان من هذا المعدن سنويًا. للمقارنة ، تعدين الفضة ، وفقا لبعض المصادر ، يتجاوز علامة 27000 طن سنويا.

أساس الدراسة

تعتمد الدراسة على الطريقة المطبقة بالفعل لعلاج السرطان (وبعضها الآخر) - العلاج الديناميكي الضوئي (PDT). الشخصيات الرئيسية في هذه الطريقة هي محولات الضوء والضوء.

محولات الضوء * - المواد التي تزيد من حساسية التعرض للضوء في الأنسجة البيولوجية.

المحسّبات صعب الإرضاء تمامًا ، أي أنها تتراكم فقط في الأنسجة التي تحتاج إلى تغيير لإجراء مزيد من التشعيع بالضوء.

عندما يدخل الضوء إلى النسيج المستهدف ، يحدث تفاعل كيميائي ضوئي - يتم تحويل الأكسجين الثلاثي الجزيئي ( ³ O ₂ ) إلى أكسجين قشرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تشكيل الجذور النشطة للغاية. معا ، وهذا يؤدي إلى موت الخلايا السرطانية.

يستشهد العلماء بفوتوفرين وحمض أميني ليفينوليك كأكثر محولات الحساسية شيوعًا في علاج PDT. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام للمعادن ذات معامل التلألؤ العالي ، نظرًا لأن لها خصائص كيميائية ضوئية وفيزيائية غير عادية ومفيدة. على سبيل المثال ، TLD1433 (الروثينيوم) لعلاج PDT للمثانة و WST11 (البلاديوم) لعلاج الأوعية الدموية.

نتائج البحوث

فلماذا لا تستخدم الايريديوم ، يعتقد العلماء. لكن أولاً تحتاج إلى آلية تسمح باستخدام هذا المعدن. لن يتناول المريض الإريديوم عن طريق الفم ، مثل الأقراص العادية. وهنا يرتبط مصل الزلال البشري ( HSA ) بالعمل ، والذي ، نظرًا لخواصه وكميته (حوالي 55٪ من جميع بروتينات الدم) ، يعد حاملة ممتازة للمواد المختلفة (في حالتنا الطبية). ببساطة ، يمكن استخدام CSA لإيصال الأدوية المضادة للسرطان إلى المنطقة المرغوبة من جسم المريض ، والذي تم توضيحه بالفعل في دراسات سابقة باستخدام الأوزميوم والروثينيوم والبلاديوم.


الصورة رقم 1

في دراستنا ، أنشأ العلماء مجمع Iridium عضوي (III) عضوي السداسي الشكل (III) مهيكل للإناث (M1) بالاشتراك مع HSA. اتضح أن هذا المركب (Ir1-HSA) يكون أكثر فاعلية في زيادة الفسفور بالمقارنة مع Ir1 "النقي" ، أي بدون HSA.

في الظلام ، يعتبر Ir1-HSA غير سام إلى حد كبير للخلايا العادية ، لكنه يظهر تسممًا ضوئيًا قويًا للخلايا السرطانية تجاه الخلايا السرطانية وكرياتها الكروية (تكوينات الخلايا).

كان Ir1 المركب مستقراً لمدة 12 ساعة في الظلام وبعد 1 ساعة من التعرض للضوء الأزرق. كان من الضروري التحقق من رابطة الكربون الكربون (C = C). لهذا ، تم تفاعل مركب من Ir1 و cysteine ​​(Cys) بنسبة مولية من Cys: Ir1 - 2: 1 في [D ₆ ] DMSO / D ₂ O عند درجة حرارة 298 كلفن لمدة 30 دقيقة. نتيجة للرنين المغناطيسي للبروتون ، وجد العلماء قيمة الذروة لبروتونات الفينيل لمجموعات المليميد بحوالي 6.62 جزء في المليون (مليون من الحصة). مع إضافة السيستين ، اختفت القمم ، ولكن بعد ذلك عادت إلى الظهور بالفعل في حدود 2.9 ... 3.9 جزء في المليون. يعزو العلماء هذا إلى اقتران السيستين.

بعد ذلك ، فحص العلماء ما إذا كان الثيول Cys34 الحر من HSA يمكن أن يتفاعل مع C = C. لهذا ، تم تحضين 30 ميكرومتر (ميكرومول) Ir1 مع HSA (0-120 ميكرومتر) لمدة 1 ساعة. علاوة على ذلك ، تم فصل منتجات التفاعل الناتجة باستخدام تحليل كروماتوجرافي سائل عالي الأداء في المرحلة العكسية (RP-HPLC).

عندما وصل HSA إلى 120 ميكرومتر ، اختفت ذروة Ir1 تمامًا (نسبة HSA: Ir1 = 4: 1). وبالتالي ، كان محتوى الثيول (SH) 0.27 ± 0.1 مول شول لكل 1 مول من HSA ( 1 s ). وبالتالي ، فإن تركيز مجموعات SH المجانية من 120 ميكرومتر HSA هو 32.4 ± 1.2 ميكرومتر. مع هذا المؤشر ، يحدث تفاعل مع 30 ميكرومتر Ir1 ، مما يؤدي إلى ظهور adduct (اتصال مباشر للجزيئات) Ir1 و HSA في نسبة 1: 1.

لم يحمل Ir1 النقي إشعاعًا قويًا في محلول مائي ، على عكس مجمع Ir1-HSA ( 1d ). كلما زاد تركيز HSA ، أصبح الأقوى تفسفر Ir1 نفسه ( 1e ).


الصورة رقم 2

من أجل إزالة مجموعات الثيول الحرة من HSA ، تمت إضافة 100 ميكرومتر من السيستين يوميًا إلى المحلول عند درجة حرارة 277 K. تم دمج المنتج الناتج مع Ir1 لمدة 30 دقيقة. أظهرت الملاحظات انخفاض كبير في التفسفر. في حالة اقتران HSA-Cys34 و Ir1 ( 2a ) ، كان الموقف معاكسًا ، وهذا يشير إلى أن Thysol Cys34 الحرة هو الرابط الذي يتصل به (المجال الأكثر ملاءمة) لـ Ir1.

الآن كان من الضروري دراسة CSA بمزيد من التفصيل ، وتحليله إلى مكوناته. يحتوي المصل البشري على سلسلة واحدة من 585 من بقايا الأحماض الأمينية ، من بينها العلماء الذين يحتاجون إلى إيجاد بالضبط تلك التي تعزز التلألؤ في Ir1. لهذا ، تم إجراء تحليل لمعان تفاعل Ir1 مع الأحماض الأمينية المختلفة ( 2 ب و 2 ج ). وكما نرى في الرسم البياني 2 ب ، فإن الرائد بين الأحماض الأمينية ذات الهامش الضخم هو الهستيدين (His) ، الذي يعزز التلألؤ في Ir1 بمقدار 37 مرة.

بعد فهم قليل لما وكيف يعمل داخل المكونات المكونة لمجمع Ir1-HSA ، تحول العلماء إلى التطبيق العملي ، أي للتجارب.

أولاً ، تم تخفيف 0.4 مللي من Ir1 في 20 مل من MeOH: H2O ، تمت إضافة 0.4 مللي لتر من HSA وقلبها لمدة ساعة واحدة. ثم استخدم المجهر متحد البؤر للتحقيق في توزيع Ir1-HSA في خلايا سرطان الرئة الحية (A549).

بالفعل بعد 30 دقيقة ، تركز Ir1-HSA في الغالب في السيتوبلازم من الخلايا السرطانية. في 60-120 دقيقة من بداية الحضانة ، اخترق المجمع نواة الخلايا السرطانية.


شكل 3: مجهر متحد البؤر لخلايا سرطان الرئة A549.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذا المركب بأكمله لم يخترق نوى الخلايا السرطانية ، ولكن فقط Ir1. أظهر اختبار التألق المناعي أن HSA كان ببساطة غائبًا في نوى الخلايا المعرضة للإير 1.


الصورة رقم 4: تحليل التألق المناعي لوجود HSA في خلايا سرطان الرئة.

لكن HSA لا يختفي بدون أثر ، فهو ببساطة يظل في السيتوبلازم وفي غشاء نواة الخلية السرطانية. اتضح أن HSA تؤدي وظيفتها بالكامل: لقد قام بتسليم Ir إلى نواة الخلية ، وبقي في الخارج.


الصورة رقم 5: الغلة الكمية وعمر التفسف Ir1 ومجمع Ir1-HSA.

كما فحص العلماء العائد الكمي (مبالغ فيه ، وقوة) وعمر التفسفر Ir1 (في حد ذاته) ومجمع Ir1-HSA.

كانت الغلة الكمية لـ Ir1 صغيرة جدًا (0.001 فقط) ، وكان العمر عند درجة حرارة 298 كلفن 182.7 نانوثانية ( 5 أ ). لكن العائد الكمي Ir1-CSA كان بالفعل 0.036 ، وكان العمر 871.8 نانوثانية. هذه الفترة من التفسفر يساهم في توليد الأكسجين القميص ( ¹ O ₂ ).

ساعد التحليل الطيفي للرنين المغنطيسي الإلكتروني باستخدام 2،2،6،6-رباعي ميثيل بيبيريدين كمصيدة الدوران على اكتشاف الجيل 1O2 في Ir1 النقي وفي مجمع Ir1-HSA عند التشعيع عند 465 نانومتر لمدة 20 دقيقة ( 5 ب ). كما هو متوقع ، كان العائد الكمي 1O2 من Ir1-HSA أعلى بكثير (0.83) من IR1 (0.06).

كان من الضروري أيضًا التحقق من درجة تأثير Ir1-HSA و Ir1 على الخلايا السرطانية وعلى الخلايا السليمة. تم استخدام ثلاثة خيارات كخلايا سرطانية: سرطان الرئة A549 ، ورم الكبد Hep-G2 ، وسرطان الرئة المقاوم للسيسبلاتين A549R. كخلايا صحية ، تم استخدام MRC-5 (الرئتين) و LO2 (الكبد). تم إجراء التجربة في شكلين مختلفين من الإضاءة: الظلام الكامل طوال التجربة والضوء الأزرق.

تم تحضين الخلايا باستخدام Ir1 أو Ir1-HSA لمدة ساعتين ، وغسلها مع بيربات الصوديوم وتشعيعها بضوء أزرق لمدة 20 دقيقة أو تركها في الظلام (التجربة الثانية). بعد ذلك ، تم استعادة الخلايا في غضون 46 ساعة.

كان تأثير Ir1 على الخلايا A549 في الظلام (89.6 ميكرون) وتحت الإضاءة (53.3 ميكرومتر) غائب عمليا.


جدول تأثيرات Ir1 و Ir1-HSA على الخلايا السرطانية: كلما زاد العدد ، قل التعرض (بمعنى المزيد من الخلايا السرطانية لم تتضرر).

لكن Ir1-CSA أظهرت نتائج مختلفة للغاية. في الظلام ، لم يؤثر مجمع الاختبار على الخلايا السرطانية بأي شكل من الأشكال ، ولكن عندما تضاء ، زادت سمية الخلايا به بشكل كبير. نتائج مماثلة ، كما نرى من الجدول أعلاه ، أظهرت Ir1 و Ir1-HSA فيما يتعلق بالخلايا السرطانية الأخرى. في الوقت نفسه ، لم تتأثر الخلايا السليمة في الظلام وتحت الإضاءة بواسطة Ir1 و Ir1-HSA.

أخيرًا ، أجرى العلماء تحليلًا لأنواع الأكسجين التفاعلية داخل الخلايا بعد التعرض للضوء. في الظلام ، كما هو متوقع ، لم يتم الكشف عن ROS. ولكن في الخلايا التي خضعت للإشعاع بعد تطبيق Ir1-HSA ، تم اكتشاف ROS ( 5c ).

للحصول على معرفة أكثر تفصيلاً مع الدراسة ، أوصي بشدة أن تنظر في تقرير العلماء ومواد إضافية إليه.

خاتمة

من خلال هذه الدراسة ، لم يحاول العلماء اختراع دراجة على شكل استخدام المعادن النادرة في العلاج الديناميكي الضوئي ، لأنها كانت قد أجريت بالفعل في وقت سابق باستخدام الأوسيميوم والبلاديوم. ومع ذلك ، لم يحاول أحد استخدام الإيريديوم ، الذي قرر الباحثون إصلاحه. لم يكن عملهم عديم الفائدة ، حيث أظهرت الإيريديوم نتائج ممتازة في مكافحة الخلايا السرطانية بمختلف أنواعها ، بينما لم تؤثر على الخلايا السليمة.

الأمراض السرطانية هي واحدة من أكثر الأمراض شيوعًا ، حيث تقتل ملايين الأرواح كل عام. إن اختراع أساليب جديدة لمكافحة هذا المرض وتحسين الأساليب الحالية يجب أن يستمر وسيستمر. بالطبع ، ما زلنا بعيدين عن النصر التام للسرطان ، لكن العلماء في جميع أنحاء العالم يواصلون نضالهم في المختبرات ، مثل ملايين المرضى في الأجنحة.

لا تنسى أيضًا العوامل التي تؤدي إلى حدوث السرطان. يمكن التخلص منها تمامًا (مثل البيئة والعادات السيئة وما إلى ذلك).



شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الربيع مجانًا عند الدفع لمدة نصف عام ، يمكنك طلبها هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ لدينا فقط 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟