نابودی سلول های سرطانی با نور

درمان فوتودینامیک شامل معرفی عاملی به نام حساس کننده نور است که سپس توسط یک طول موج خاص از انرژی نور که معمولاً لیزر یا LED است، فعال می‌شود. فعال‌سازی نور، گونه‌های فعال اکسیژن(ROS) را تولید می‌کند که به سلول‌های سرطانی آسیب می‌رساند و فرآیند آپوپتوز یا مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی را آغاز می‌کند.

در حالی که ثابت شده است که این روش در درمان سرطان موثر است، مشکلی که در درمان فتودینامیک وجود دارد این است که برای تولید ROSهایی که باعث مرگ سلولی می‌شوند، نیاز به حضور اکسیژن است. از آنجایی که اکثر تومورهای جامد دارای ریزمحیط هیپوکسیک (کم‌اکسیژن) هستند، اثربخشی حساس‌کننده‌های نوری معمولی می‌تواند محدود باشد.

پژوهشگران دانشگاه سیتی در هنگ کنگ برای غلبه بر این محدودیت، یک عامل جدید قابل فعال شدن با نور با پلاتین بهینه شده تولید کردند که به طور موثر سلول‌های سرطانی را بدون نیاز به اکسیژن از بین می‌برد.

شیمی‌درمانی‌های مبتنی بر پلاتینوم(II) سالهاست که برای درمان سرطان استفاده می‌شوند. با این حال، آنها مستعد ایجاد عوارض جانبی مانند سمی بودن و مقاومت دارویی هستند. اکنون پلاتینوم(IV) یا Pt (IV) یک پیش‌داروی جدید است، به این معنی که از نظر دارویی غیرفعال است تا زمانی که با ورود به سلول‌های سرطانی متابولیزه شود و جذاب‌تر از پلاتینوم(II) است، زیرا پایداری بالاتر و عوارض جانبی کمتری نسبت به ترکیبات پلاتینوم(II) دارد.

مطالعات قبلی نشان داده‌اند که افزودن فلزات واسطه مانند پلاتین به حساس‌کننده‌های نور، کارایی آنها را افزایش می‌دهد. بنابراین پژوهشگران، مجتمع‌های پلاتین(IV) را با لیگاندهای حساس به نور آلی ترکیب کردند و دریافتند که منجر به اثری به نام «اکسیداسیون نوری تقویت‌شده با فلز» می‌شود.

آنها ترکیب جدید خود را با تزریق داخل وریدی به موش‌های مبتلا به تومور تزریق کردند. چهار ساعت بعد، آنها نور فروسرخ نزدیک(NIR) را به موش‌ها برای فعال کردن فتو اکسیدان‌ها اعمال کردند و دریافتند که منجر به کاهش ۸۹ درصدی حجم تومور و کاهش ۷۶ درصدی وزن آن می‌شود که نشان دهنده اثر مهارکنندگی سرطان این ترکیب است.

در حالی که داروهای ضد سرطان مرسوم مبتنی بر پلاتین باعث آپوپتوز سلول‌های سرطانی می‌شوند، پژوهشگران دریافتند ترکیب جدید آنها منجر به شکل منحصر به فردی از مرگ سلولی می‌شود.

گوانگیو ژو، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: به طرز جالبی متوجه شدیم که «حالت مرگ» سلول‌های سرطانی القا شده توسط فتو اکسیدان‌های Pt(IV) با سایر عوامل ضد سرطانی متفاوت است. بنابراین یک روش منحصر به فرد از تخریب سلول‌های سرطانی از طریق اثر دوگانه فضار اکسیداتیو درون سلولی قوی و کاهش مقدار pH درون سلولی آغاز شد.

آنچه پژوهشگران این مطالعه مشاهده کردند این بود که پس از آن که فتو اکسیدان‌های Pt(IV) که در شبکه آندوپلاسمی سلول‌های سرطانی - مرکز سنتز پروتئین و حمل‌ونقل - انباشته شده بودند، توسط نور NIR فعال شدند، زیست‌مولکول‌های درون سلول‌ها را بدون نیاز به اکسیژن اکسید کردند و ROS، پراکسیدهای لیپیدی و پروتون تولید کردند.

پراکسیدهای لیپیدی انفجارهای اکسیداتیو تولید می‌کنند که به اجزای ضروری سلول‌های سرطانی آسیب می‌رساند، در حالی که پروتون‌ها pH داخل سلولی را کاهش می‌دهند و یک ریزمحیط اسیدی نامطلوب برای سلول ایجاد می‌کنند.

علاوه بر این، پژوهشگران مشاهده کردند که فتو اکسیدان‌های Pt(IV) سیستم ایمنی موش‌ها را فعال می‌کنند و سلول‌های ایمنی را جذب و فعال می‌کنند. در مقایسه با گروه کنترل، پس از فعال‌سازی با نور، تعداد سلول‌های T کمکی ۷ برابر و تعداد سلول‌های T سیتوتوکسیک ۲۳ برابر افزایش یافت. سلول‌های سیتوتوکسیک یا سلول‌های T قاتل، سلول‌های سرطانی را مستقیماً شناسایی و می‌کنند و از بین می‌برند، در حالی که سلول‌های T کمکی به فعال کردن سلول‌های T سیتوتوکسیک کمک می‌کنند.

ژو می‌گوید: فتو اکسیدان‌های Pt(IV) می‌توانند بر مقاومت سلول‌های سرطانی در برابر درمان‌های فتودینامیک سنتی و عوامل شیمی‌درمانی غلبه کنند، سیستم ایمنی را فعال کنند و به طور موثر سلول‌های سرطانی را از بین ببرند. این یافته‌ها به عنوان اثبات مفهوم عمل می‌کنند و نشان می‌دهند که توسعه فتو اکسیدان‌های مبتنی بر اکسیداسیون نوری تقویت‌شده با فلز، یک مسیر نویدبخش جدید برای توسعه داروهای ضد سرطان مبتنی بر فلز است.

پژوهشگران قصد دارند مطالعات پیش‌بالینی خود را برای توصیف جامع خواص شیمیایی، بیولوژیکی و دارویی فتو اکسیدان‌های جدید Pt (IV) با هدف شناسایی ترکیبات برای آزمایش بالینی انجام دهند.

این مطالعه در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.