किल कैंसर: इरिडियम, मानव सीरम एल्बुमिन, और कुछ ब्लू लाइट

सबसे प्रसिद्ध मार्वल सुपरहीरो में से एक हमेशा से रहा है और इसे लोगान, उर्फ ​​वूल्वरिन माना जाएगा। और फ्लैश स्पीड के साथ पाठ्यक्रम के उत्थान के अलावा, उनके शरीर की कौन सी विशेषता सबसे पहले दिमाग में आती है? एक शब्द में - एडामेंटियम। इस दुर्लभ धातु में अद्वितीय गुण हैं, इसे नष्ट करना लगभग असंभव है, और प्रसंस्करण में बहुत प्रयास होता है। इस काल्पनिक पदार्थ की वास्तविकता में कई समतुल्य हैं, जिनमें बहुत विशिष्ट गुण भी हैं। उनमें से, इरिडियम वैज्ञानिकों के विशेष ध्यान के योग्य था। यह धातु शायद ही किसी सुपर हीरो को एक साधारण व्यक्ति से बाहर कर सकती है, लेकिन वह जानता है कि कैंसर कोशिकाओं को कैसे नष्ट किया जाए (डेडपूल इस तरह की बात से इनकार नहीं करेगा)। इस निष्कर्ष पर वैज्ञानिक कैसे आए: कैंसर के खिलाफ लड़ाई में इरिडियम कितना प्रभावी है और ऑन्कोलॉजी में इसका भविष्य क्या है? जवाब के लिए अध्ययन समूह की रिपोर्ट में गोता लगाएँ। चलो चलते हैं।

धातु विज्ञान

इरिडियम (इर) प्लैटिनम समूह से एक अत्यंत ठोस संक्रमण धातु है। काल्पनिक एडामेंटियम की तरह, इरिडियम 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भी जंग के लिए बहुत प्रतिरोधी है। इन दोनों धातुओं की एक अन्य समानता उनके अलौकिक मूल में है। अधिक सटीक रूप से, हमारे ग्रह पर इरिडियम बहुत छोटा है, इसलिए उच्च सांद्रता में यह उन स्थानों पर पाया जाता है जहां उल्कापिंड गिरते हैं।


इरिडियम (इर)

इरिडियम वैज्ञानिक दुनिया में एक काफी युवा धातु है, क्योंकि इसे 1803 में केमिस्ट स्मिथसन टेनेन्ट द्वारा खोजा गया था। उन्होंने नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के मिश्रण के साथ प्लैटिनम पर काम किया, जिसका एक बहुत ही असामान्य नाम है - एक्वा रेजिया। और जैसा कि इस समाधान की संरचना से स्पष्ट है, इसका उपयोग करने के बाद आप एक "शराबी मास्टर" नहीं बनेंगे, जैसे जैकी चैन उसी नाम की फिल्म में, बल्कि एक मृत मास्टर। शब्द "वोदका" के लिए मूल रूप से सादे पानी का मतलब था और केवल XIV सदी के बाद इसका उपयोग एक मादक पेय के लिए किया जाने लगा।

शाही वोदका की मदद से, श्री टेनेंट शुद्ध रूप में उन अशुद्धियों को प्राप्त करने में सक्षम था जो प्लैटिनम में थे, अर्थात् ऑस्मियम और इरिडियम।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बहुत कम इरिडियम है - प्रति वर्ष इस धातु के लगभग 3 टन का खनन किया जाता है। तुलना के लिए, चांदी के खनन, कुछ स्रोतों के अनुसार, प्रति वर्ष 27,000 टन के निशान से अधिक है।

अध्ययन का आधार

अध्ययन कैंसर के इलाज के पहले से ही लागू पद्धति पर आधारित है (और कुछ अन्य) - फोटोडायनामिक थेरेपी (पीडीटी)। इस पद्धति के मुख्य पात्र फोटोसेंसिटाइज़र और प्रकाश हैं।

फोटोसेंसिटाइज़र * - वे पदार्थ जो जैविक ऊतकों में प्रकाश के संपर्क में संवेदनशीलता को बढ़ाते हैं।

सेंसिटाइज़र काफी अचार वाले होते हैं, यानी वे केवल उन ऊतकों में जमा होते हैं जिन्हें प्रकाश के साथ विकिरण की आगे की प्रक्रिया के लिए बदलना पड़ता है।

जब प्रकाश लक्ष्य ऊतक में प्रवेश करता है, तो एक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया होती है - आणविक ट्रिपलेट ऑक्सीजन ( ³ ओ ₂ ) एकल ऑक्सीजन में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, अत्यधिक सक्रिय कण बनते हैं। एक साथ, यह कैंसर कोशिकाओं की मृत्यु की ओर जाता है।

पीडीटी थेरेपी में वैज्ञानिकों ने सबसे सामान्य फोटोसेंसिटाइज़र के रूप में फोटोफ्रीन और अमीनोविलेलिक एसिड का हवाला दिया। हालांकि, हाल के वर्षों में, उच्च लुमिनेशन गुणांक वाले धातुओं पर अधिक ध्यान दिया गया है, क्योंकि उनके पास असामान्य और उपयोगी फोटोकेमिकल और फोटोफिजिकल गुण हैं। उदाहरण के लिए, रक्त वाहिकाओं के उपचार के लिए मूत्राशय और WST11 (पैलेडियम) के लिए पीडीटी उपचार के लिए TLD1433 (रुथेनियम)।

अनुसंधान के परिणाम

तो इरिडियम का उपयोग क्यों नहीं किया गया, वैज्ञानिकों ने सोचा। लेकिन पहले आपको एक तंत्र की आवश्यकता है जो इस धातु का उपयोग करने की अनुमति देगा। रोगी नियमित गोलियों की तरह, मौखिक रूप से इरिडियम नहीं लेगा। और यहां मानव सीरम एल्बुमिन ( एचएसए ) काम से जुड़ा हुआ है, जो अपने गुणों और मात्रा (सभी रक्त प्रोटीन का लगभग 55%) के कारण विभिन्न पदार्थों (हमारे मामले में, औषधीय) का एक उत्कृष्ट वाहक है। सीधे शब्दों में कहें, तो सीएसए का उपयोग रोगी के शरीर के वांछित क्षेत्र में एंटीकैंसर दवाओं को पहुंचाने के लिए किया जा सकता है, जो पहले के अध्ययनों में ऑस्मियम, रूथेनियम और पैलेडियम का उपयोग करके प्रदर्शित किया जा चुका है।


चित्र संख्या 1

हमारे अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने एचएसए के साथ संयोजन में एक मैनिमाइड-फंक्शनल ऑक्टाहेड्रल ऑर्गो-इरिडियम (III) जटिल इर 1 ( 1 ए ) बनाया। यह कॉम्प्लेक्स (इर 1-एचएसए) फॉस्फोरेसेंस को बढ़ाने के लिए "शुद्ध" इर 1 के साथ तुलना में अधिक प्रभावी साबित हुआ, यानी एचएसए के बिना।

अंधेरे में, Ir1-HSA सामान्य कोशिकाओं के लिए काफी हद तक गैर विषैले होता है, लेकिन कैंसर कोशिकाओं और उनके गोलाकार (सेल संरचनाओं) के प्रति मजबूत फोटो-साइटोटॉक्सिसिटी का प्रदर्शन करता है।

संश्लेषित Ir1 अंधेरे में 12 घंटे के लिए स्थिर था और नीली रोशनी के संपर्क में आने के 1 घंटे के बाद। कार्बन-कार्बन बांड (C = C) की जांच करना आवश्यक था। इसके लिए, Ir1 और सिस्टीन (Cys) के एक कॉम्प्लेक्स को Cys: Ir1 - 2: 1 में [D ₆ ] DMSO / D ₂ O में 308 मिनट के तापमान पर 30 मिनट के लिए प्रतिक्रिया दी गई। प्रोटॉन चुंबकीय अनुनाद के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिकों ने लगभग 6.62 पीपीएम (एक शेयर का मिलियन) में नरमुंड समूहों के विनाइल प्रोटॉन के शिखर मूल्य को पाया। सिस्टीन के अतिरिक्त के साथ, चोटियां गायब हो गईं, लेकिन फिर पहले से ही 2.9 ... 3.9 पीपीएम की सीमा में फिर से दिखाई दीं। वैज्ञानिक इसे सिस्टीन के संयुग्मन का कारण मानते हैं।

इसके बाद, वैज्ञानिकों ने जांच की कि क्या एचएसए से मुक्त थाइलैंड Cys34 C = C के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। इसके लिए 1 घंटे के लिए 30 माइक्रोन (माइक्रोले) इर 1 एचएसए (0-120 μM) के साथ ऊष्मायन किया गया था। इसके अलावा, परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया उत्पादों को रिवर्स चरण उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (आरपी-एचपीएलसी) का उपयोग करके अलग किया गया था।

जब एचएसए 120 माइक्रोन तक पहुंच गया, तो इर 1 का शिखर पूरी तरह से गायब हो गया (एचएसए: इर 1 = 4: 1 का अनुपात)। इस प्रकार, thiol (SH) सामग्री 0.27 ± 0.1 mol SH प्रति 1 m HSA ( 1 s ) थी। नतीजतन, 120 μM एचएसए के मुक्त एसएच समूहों की एकाग्रता 32.4 M 1.2 μM है। इस सूचक के साथ, 30 μM Ir1 के साथ एक प्रतिक्रिया होती है, जो 1: 1 के अनुपात में एडक्ट (अणुओं के प्रत्यक्ष कनेक्शन) Ir1 और HSA के रूप में होती है।

इर 1 -एचएसए कॉम्प्लेक्स ( 1 डी ) के विपरीत, शुद्ध इर 1 ने जलीय घोल में मजबूत विकिरण का प्रदर्शन नहीं किया। एचएसए की सांद्रता जितनी अधिक होगी, उतना ही मजबूत इर 1 ( 1 ई ) का फॉस्फोरेसेंस बन गया।


चित्र संख्या 2

एचएसए से मुक्त थियोल समूहों को निकालने के लिए, प्रति दिन 100 μM सिस्टीन 277 K के तापमान पर समाधान में जोड़ा गया था। परिणामस्वरूप उत्पाद को 30 मिनट के लिए Ir1 के साथ जोड़ा गया था। अवलोकन से फॉस्फोरेसेंस में उल्लेखनीय कमी देखी गई। HSA-Cys34 और Ir1 ( 2a ) संयुग्म के मामले में, स्थिति विपरीत थी, और इससे पता चलता है कि यह मुफ्त Thysol Cys34 है जो इर 1 के लिए कनेक्टिंग लिंक (अधिक सटीक, बाध्यकारी डोमेन) है।

अब सीएसए का और अधिक विस्तार से अध्ययन करना आवश्यक था, इसके घटकों में विश्लेषण करना। मानव सीरम एल्ब्यूमिन में 585 एमिनो एसिड अवशेषों की एक श्रृंखला होती है, जिसके बीच वैज्ञानिकों को वास्तव में उन लोगों को खोजने की आवश्यकता होती है जो इर 1 के ल्यूमिनेंस को बढ़ाते हैं। इसके लिए, विभिन्न अमीनो एसिड ( 2 बी और 2 सी ) के साथ इर 1 की बातचीत का एक luminescent विश्लेषण किया गया था। और जैसा कि हम ग्राफ 2 बी में देख सकते हैं, एक विशाल अंतर वाले अमीनो एसिड के बीच का नेता हिस्टिडाइन (उसका) है, जो 37 बार इर 1 के ल्यूमिनेंस को बढ़ाता है।

इर 1-एचएसए कॉम्प्लेक्स के घटक घटकों के अंदर क्या और कैसे काम करता है, इसकी थोड़ी समझ होने पर, वैज्ञानिकों ने व्यावहारिक अनुप्रयोग, अर्थात् प्रयोगों के लिए स्विच किया।

सबसे पहले, इर 1 के 0.4 मिलीमोल को 20 मिलीलीटर मेओह: एच 2 ओ में पतला किया गया था, एचएसए के 0.4 मिलीमोल को जोड़ा गया और 1 घंटे के लिए उभारा। कन्फ़ोकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग तब जीवित फेफड़ों के कैंसर कोशिकाओं (A549) में इर 1-एचएसए के वितरण की जांच के लिए किया गया था।

पहले से ही 30 मिनट के बाद, इर 1-एचएसए ज्यादातर कैंसर कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में केंद्रित था। ऊष्मायन की शुरुआत से 60-120 मिनट पर, जटिल कैंसर कोशिकाओं के नाभिक में घुस गया।


चित्र 3: फेफड़ों के कैंसर की कोशिकाओं A549 की मुखर माइक्रोस्कोपी।

हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि पूरा परिसर कैंसर कोशिकाओं के नाभिक में प्रवेश नहीं करता है, लेकिन केवल इर 1 है। एक इम्यूनोफ्लोरेसेंस परीक्षण से पता चला कि एचएसए इर 1 के संपर्क में कोशिकाओं के नाभिक में बस अनुपस्थित था।


छवि नंबर 4: फेफड़ों के कैंसर कोशिकाओं में एचएसए की उपस्थिति का इम्यूनोफ्लोरेसेंस विश्लेषण।

लेकिन एचएसए एक ट्रेस के बिना गायब नहीं होता है, यह बस साइटोप्लाज्म और कैंसर सेल के नाभिक के झिल्ली में रहता है। यह पता चला है कि एचएसए पूरी तरह से अपने कार्य को पूरा करता है: उसने इर को सेल नाभिक में पहुंचाया, और वह बाहर रहा।


छवि नंबर 5: क्वांटम उपज और इर 1 फॉस्फोरेसेंस का जीवनकाल और इर 1-एचएसए कॉम्प्लेक्स।

वैज्ञानिकों ने क्वांटम पैदावार (अतिरंजित, ताकत) और इर 1 फॉस्फोरेसेंस (स्वयं के द्वारा) और इर 1-एचएसए कॉम्प्लेक्स के जीवनकाल की जाँच की।

Ir1 की क्वांटम उपज बहुत कम (केवल 0.001) थी, और 298 K के तापमान पर जीवनकाल 182.7 नैनोसेकंड ( 5a ) था। लेकिन इर 1-सीएसए क्वांटम पैदावार पहले ही 0.036 था, और जीवनकाल 871.8 एनएस था। फॉस्फोरेसेंस की यह अवधि एकल ऑक्सीजन ( ¹ ओ ₂ ) की पीढ़ी में योगदान करती है।

इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेज़ोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी ने स्पिन जाल के रूप में 2,2,6,6-टेट्रामेथिलपाइपरिडाइन का उपयोग कर शुद्ध इर 1 में 1 ओ 2 पीढ़ी का पता लगाने में मदद की और इर 1-एचएसए कॉम्प्लेक्स में 465 एनएम पर 20 मिनट ( 5 ब ) पर विकिरण पर जटिल किया। जैसा कि अपेक्षित था, इर 1-एचएसए की 1 ओ 2 क्वांटम उपज इर 1 (0.06) की तुलना में काफी अधिक (0.83) थी।

कैंसर कोशिकाओं पर और स्वस्थ लोगों पर इर 1-एचएसए और इर 1 के प्रभाव की डिग्री की जांच करना भी आवश्यक था। कैंसर कोशिकाओं के रूप में तीन विकल्पों का उपयोग किया गया था: फेफड़े का कैंसर A549, हेपेटोमा हेप-जी 2 और सिस्प्लैटिन-प्रतिरोधी फेफड़े का कैंसर A549R। स्वस्थ कोशिकाओं के रूप में, MRC-5 (फेफड़े) और LO2 (जिगर) का उपयोग किया गया था। प्रयोग प्रकाश के दो रूपों में किया गया था: पूरे प्रयोग और नीले प्रकाश में पूर्ण अंधकार।

कोशिकाओं को 2 घंटे के लिए Ir1 या Ir1-HSA के साथ ऊष्मायन किया गया था, सोडियम पेरोबोरेट से धोया गया और 20 मिनट के लिए नीली रोशनी के साथ विकिरणित किया गया या अंधेरे (दूसरे प्रयोग) में छोड़ दिया गया। इसके बाद, 46 घंटों के भीतर कोशिकाओं को बहाल कर दिया गया।

अंधेरे (89.6 μM) और रोशनी (53.3 μM) में A549 कोशिकाओं पर Ir1 का प्रभाव व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित था।


कैंसर कोशिकाओं पर इर 1 और इर 1-एचएसए के प्रभावों की तालिका: जितनी बड़ी संख्या, उतना कम एक्सपोजर (यानी अधिक कैंसर कोशिकाएं अप्रभावित रहीं)।

लेकिन इर 1-सीएसए ने बहुत अलग परिणाम दिखाए। अंधेरे में, परीक्षण परिसर ने कैंसर कोशिकाओं को किसी भी तरह से प्रभावित नहीं किया, लेकिन जब रोशन किया गया, तो इसकी साइटोटॉक्सिसिटी में काफी वृद्धि हुई। इसी तरह के परिणाम, जैसा कि हम ऊपर की तालिका से देखते हैं, इर 1 और इर 1-एचएसए अन्य कैंसर कोशिकाओं के संबंध में दिखाया गया है। इसी समय, अंधेरे और रोशनी में स्वस्थ कोशिकाएं इर 1 और इर 1-एचएसए से प्रभावित नहीं थीं।

अंत में, वैज्ञानिकों ने प्रकाश जोखिम के बाद कोशिकाओं के अंदर प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) का विश्लेषण किया। उम्मीद के मुताबिक अंधेरे में, कोई आरओएस का पता नहीं चला। लेकिन कोशिकाओं में जो इर 1-एचएसए के आवेदन के बाद प्रकाश विकिरण से गुजरती हैं, आरओएस का पता चला ( 5 सी )।

अध्ययन के साथ अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं कि आप वैज्ञानिकों की रिपोर्ट और इसके लिए अतिरिक्त सामग्रियों पर ध्यान दें।

उपसंहार

इस अध्ययन के साथ, वैज्ञानिकों ने फोटोडायनामिक चिकित्सा में दुर्लभ धातुओं के उपयोग के रूप में एक साइकिल का आविष्कार करने की कोशिश नहीं की, क्योंकि यह पहले से ही ऑस्मियम और पैलेडियम के साथ किया गया था। हालांकि, किसी ने अभी तक इरिडियम का उपयोग करने की कोशिश नहीं की है, जिसे शोधकर्ताओं ने ठीक करने का फैसला किया। उनका काम बेकार नहीं था, क्योंकि इरिडियम ने स्वस्थ लोगों को प्रभावित नहीं करते हुए विभिन्न प्रकार के कैंसर कोशिकाओं के खिलाफ लड़ाई में उत्कृष्ट परिणाम दिखाए।

ऑन्कोलॉजिकल रोग सबसे आम में से एक है, हर साल लाखों लोगों की जान ले रहा है। इस बीमारी से निपटने के लिए नए तरीकों का आविष्कार और मौजूदा लोगों के सुधार को जारी रखना चाहिए। बेशक, हम अभी भी कैंसर पर कुल जीत से दूर हैं, लेकिन दुनिया भर के वैज्ञानिक वार्डों में लाखों रोगियों की तरह प्रयोगशालाओं में अपना संघर्ष जारी रखते हैं।

उन कारकों को भी न भूलें जो कैंसर की घटना को जन्म देते हैं। उनमें से कुछ (पारिस्थितिकी, बुरी आदतें) किसी व्यक्ति द्वारा पूरी तरह से समाप्त हो सकती हैं।



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