Учёные, возможно, нашли способ уничтожать раковые клетки, не прибегая на начальном этапе к химиотерапии, хирургическому вмешательству или лучевой терапии. Этот подход получил название «молекулярный отбойный молоток» [molecular jackhammer] и основан практически исключительно на использовании света и хорошо изученного медициной вещества.
Метод заключается в использовании молекул аминоцианина — синтетических красителей, уже широко применяемых в медицинской визуализации, — и их возбуждении с помощью ближнего инфракрасного света. Свет заставляет их синхронно вибрировать со скоростью около 40 триллионов раз в секунду — достаточно быстро, чтобы физически разорвать мембрану раковой клетки. Эта процедура способна уничтожить раковые клетки за считанные минуты даже при низких дозах вещества.
Результаты первых экспериментов с использованием метода «молекулярного отбойного молотка» были опубликованы в конце 2023 года в журнале Nature Chemistry группой учёных из Университета Райса, Техасского университета A&M и Техасского университета. Эксперименты продемонстрировали 99-процентную эффективность уничтожения раковых клеток в лабораторных культурах. На мышиных моделях меланомы половина животных избавилась от рака.
С тех пор один из исследователей, химик из Университета Райса Джеймс Тур, вместе с коллегами расширил этот подход. В конце 2024 года исследователи опубликовали продолжение работы в журнале «Advanced Science», в котором описали множество различных вариантов «молекулярных отбойных молотков», находящихся в стадии разработки, — что открывает путь к более точному воздействию на разные виды рака.
Надежда здесь связана не только с показателями успешности. Учёные полагают, что, поскольку речь идёт о механическом методе, раковые клетки вряд ли смогут выработать к нему резистентность.
Данный подход представляет собой усовершенствование другого типа ранее разработанных молекулярных машин для уничтожения рака, называемых двигателями типа Феринга, которые также могли разрушать структуры проблемных клеток.
Молекулы аминоцианина уже используются в биовизуализации в качестве синтетических красителей. Обычно их применяют в небольших дозах для выявления рака; они остаются стабильными в воде и очень хорошо прикрепляются к поверхности клеток.
Использование ближнего инфракрасного излучения важно, поскольку позволяет учёным проникать глубже в организм. Рак костей и органов потенциально можно будет лечить без необходимости хирургического вмешательства для доступа к опухоли.
Структура и химические свойства молекул аминоцианина позволяют им синхронно реагировать на соответствующий стимул — например, на ближний инфракрасный свет. Находясь в движении, электроны внутри молекул образуют так называемые плазмоны — коллективно вибрирующие структуры, которые приводят в движение всю молекулу.
Плазмоны имеют выступ с одной стороны, который помогает соединять молекулы с мембранами раковых клеток, в то время как колебания разрывают их. Исследование ещё находится на ранней стадии, но эти первоначальные результаты очень многообещающие.
В своей последней работе исследователи рассмотрели вопросы, связанные с потенциальной токсичностью этих молекул, и обнаружили, что низкие дозы неактивированных «молекулярных отбойных молотков» быстро поглощаются и выводятся из организма нормальными клетками.
