روش جدید دانشمندان برای نابودی سلول های سرطانی؛ تولید ترکیبات سمی درون تومور با کمک مونوکسید کربن

یکی از بزرگ ترین چالش های درمان سرطان، از بین بردن سلول های سرطانی بدون آسیب رساندن به سلول ها و بافت های سالم بدن است. بسیاری از داروهای شیمی درمانی با وجود اثربخشی در کنترل تومورها، می توانند به سلول های طبیعی نیز آسیب بزنند و عوارض جانبی متعددی ایجاد کنند. به همین دلیل، دانشمندان همواره به دنبال روش هایی هستند که اثر داروهای ضدسرطان را به صورت انتخابی در محل تومور فعال کنند.

در همین راستا، پژوهشگران مؤسسه تحقیقات RIKEN ژاپن روش آزمایشی جدیدی توسعه داده اند که در آن به جای انتقال مستقیم ترکیبات سمی به بدن، مواد ضدسرطان درون سلول های سرطانی تولید می شوند. این فناوری از مونوکسید کربن موجود در سلول های سرطانی برای فعال کردن یک واکنش شیمیایی استفاده می کند و می تواند مسیر تازه ای برای توسعه درمان های هدفمند سرطان باشد.

روش جدید دانشمندان برای تولید سم ضدسرطان درون سلول های سرطانی

ایده اصلی این فناوری بر پایه استفاده از ویژگی های شیمیایی سلول های سرطانی شکل گرفته است. برخی از این سلول ها مونوکسید کربن تولید می کنند و پژوهشگران تلاش کرده اند از این ماده به عنوان محرکی برای آغاز یک واکنش شیمیایی استفاده کنند.

در این روش، ترکیبی حاوی کاتالیزور فلزی وارد سلول می شود و پس از مواجهه با مونوکسید کربن، واکنشی را آغاز می کند که به تولید یک مولکول سمی برای سلول منجر می شود. هدف از این فرایند آن است که ترکیب ضدسرطان در محل مورد نظر ساخته شود و میزان آسیب به سلول های سالم کاهش پیدا کند.

مهم ترین مراحل این فناوری عبارت اند از:

• ورود کاتالیزور به سلول: ترکیب حاوی فلز پالادیوم به کمک یک حامل پروتئینی به محیط سلول منتقل می شود.
• شناسایی مونوکسید کربن: کاتالیزور با مونوکسید کربن موجود در محیط سلول سرطانی واکنش می دهد.
• آغاز واکنش شیمیایی: حضور مونوکسید کربن باعث فعال شدن فرایندی می شود که در نهایت به تولید ترکیب ضدسرطان منجر خواهد شد.
• تولید ماده سمی: محصول نهایی واکنش، مولکولی است که می تواند به سلول های سرطانی آسیب برساند.

مونوکسید کربن چگونه به تولید ترکیبات ضدسرطان کمک می کند؟

مونوکسید کربن معمولا به عنوان گازی سمی شناخته می شود که در صورت ورود به بدن می تواند با هموگلوبین خون ترکیب شود و انتقال اکسیژن را مختل کند. با این حال، این ماده در مقادیر کنترل شده در فرایندهای زیستی بدن نیز تولید می شود و برخی سلول ها، از جمله سلول های سرطانی، می توانند آن را در محیط خود آزاد کنند.

پژوهشگران RIKEN از همین ویژگی برای طراحی یک واکنش شیمیایی هدفمند استفاده کرده اند. در این فناوری، مونوکسید کربن نقش یک عامل فعال کننده را دارد و به کاتالیزور اجازه می دهد ترکیبی با قابلیت سمیت سلولی تولید کند.

نکته مهم این است که مونوکسید کربن در این روش مستقیما نقش داروی ضدسرطان را ایفا نمی کند؛ بلکه به عنوان ماده ای برای آغاز واکنش شیمیایی عمل می کند. به همین دلیل، دانشمندان امیدوارند بتوانند تولید ترکیبات سمی را به محیط سلول های هدف محدود کنند.

نقش پالاداسیکل و فلز پالادیوم در ساخت ماده ضدسرطان

یکی از اجزای اصلی این فناوری، ترکیباتی به نام پالاداسیکل (Palladacycle) هستند. این ترکیبات ساختارهای شیمیایی حاوی فلز پالادیوم دارند و می توانند به عنوان کاتالیزور در واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار بگیرند.

در پژوهش جدید، پالاداسیکل با مونوکسید کربن واکنش می دهد و به تولید مولکولی آلی به نام فنن تریدینون (Phenanthridinone) کمک می کند. برخی مشتقات این ترکیب برای سلول ها سمی هستند و پیش از این نیز در تحقیقات مرتبط با توسعه داروهای ضدسرطان مورد توجه قرار گرفته اند.

با این حال، استفاده از پالاداسیکل در محیط سلولی با یک مشکل مهم همراه است. ماده ای به نام گلوتاتیون که به طور طبیعی در سلول ها وجود دارد و در محافظت از آن ها در برابر آسیب های اکسیداتیو نقش ایفا می کند، می تواند کاتالیزور پالادیوم را غیرفعال کند.

برای برطرف کردن این محدودیت، پژوهشگران از یک حامل پروتئینی استفاده کردند.

آلبومین چگونه از کاتالیزور در برابر غیرفعال شدن محافظت می کند؟

آلبومین یکی از پروتئین های فراوان موجود در خون است که وظایف مختلفی از جمله انتقال مواد و ترکیبات در بدن را بر عهده دارد. پژوهشگران برای افزایش پایداری کاتالیزور پالادیوم، آن را درون ساختاری مبتنی بر آلبومین قرار دادند.

این پروتئین مانند یک پوشش محافظ عمل می کند و مانع از آن می شود که ترکیباتی مانند گلوتاتیون به سرعت کاتالیزور را غیرفعال کنند. در نتیجه، پالاداسیکل می تواند پیش از رسیدن به سلول هدف، فعالیت شیمیایی خود را بهتر حفظ کند.

استفاده از آلبومین در این فناوری چند مزیت مهم دارد:

• افزایش پایداری کاتالیزور: محافظت از پالادیوم در برابر موادی که می توانند فعالیت آن را مختل کنند.
• انتقال در محیط بدن: فراهم کردن بستری برای جابه جایی ترکیب در محیط های زیستی.
• حفظ قابلیت واکنش پذیری: کمک به فعال ماندن کاتالیزور تا زمان مواجهه با مونوکسید کربن.

چرا این روش در خون فعال نمی شود و به سلول های سالم آسیب نمی زند؟

یکی از نگرانی های اصلی پژوهشگران این بود که مونوکسید کربن موجود در خون پیش از رسیدن ترکیب به سلول های سرطانی، واکنش شیمیایی را فعال کند. در چنین شرایطی، احتمال تولید ماده سمی در جریان خون و آسیب به سلول های سالم وجود داشت.

با این حال، آزمایش های انجام شده نشان دادند که ترکیب سمی مورد نظر در خون تولید نمی شود. پژوهشگران احتمال می دهند دلیل این موضوع آن باشد که بخش عمده مونوکسید کربن موجود در خون به هموگلوبین متصل است.

هموگلوبین پروتئینی در گلبول های قرمز خون است که وظیفه اصلی آن انتقال اکسیژن به بافت های بدن است. هنگامی که مونوکسید کربن به این پروتئین متصل می شود، برای انجام واکنش شیمیایی مورد نظر در دسترس کاتالیزور قرار نمی گیرد.

این ویژگی می تواند به انتخابی تر شدن واکنش کمک کند؛ هرچند هنوز برای اثبات ایمنی و اختصاصی بودن کامل این فناوری در بدن زنده، به آزمایش های بیشتری نیاز است.

جمع بندی

روش جدید پژوهشگران ژاپنی در مؤسسه RIKEN، رویکرد متفاوتی برای مقابله با سرطان ارائه می دهد. در این فناوری، مونوکسید کربن موجود در سلول های سرطانی به عنوان محرک یک واکنش شیمیایی عمل می کند و کاتالیزور پالادیوم با کمک حامل پروتئینی آلبومین، ترکیبات سمی ضدسرطان را تولید می کند.

اگرچه نتایج اولیه آزمایش های سلولی نشان دهنده ظرفیت این روش برای کاهش آسیب به سلول های سالم هستند، اما هنوز نمی توان آن را یک درمان قابل استفاده برای بیماران دانست. ادامه تحقیقات و آزمایش های حیوانی مشخص خواهد کرد که آیا این فناوری می تواند در آینده به یکی از روش های موثر درمان هدفمند سرطان تبدیل شود یا خیر.