分子级振动驱动的“分子凿岩机”——一项潜在的癌细胞歼灭新方法

近期，来自美国莱斯大学、德克萨斯大学MD安德森癌症中心和德克萨斯农工大学的研究人员共同发表了一项引人注目的研究，揭示了一种新型的癌细胞歼灭方法。这项研究利用荧光合成染料，将其嵌入癌细胞膜中，并通过快速振动的方式诱导细胞坏死。

这些被称为氨基青霉烷的振动染料的整体分子振动仅持续不到皮秒，却足以在低光水平或浓度下干扰细胞功能。这种“分子凿岩机”技术在离体条件下展现了对人类黑色素瘤细胞的完全清除，并在小鼠黑色素瘤模型中实现了50%的肿瘤无效率。

考虑到细胞不太可能对这种分子机械力量产生抵抗，分子凿岩机提供了一种诱导癌细胞死亡的替代方法。该研究展示了在分子尺度上独特的机械作用，以根除细胞，并可能使用辅助剂来治疗细胞。

研究论文《分子凿岩机通过振动驱动作用根除癌细胞》已在《自然化学》杂志上发表。

此前，研究人员一直在尝试利用工具来杀死癌细胞，比如单向合成分子马达（称为费林加马达），这些马达在细胞膜上钻孔，导致快速坏死。这种策略在培养皿中效果显著，但许多现有工具在涉及整体动物时需要基于光的激活。

尽管紫外线和可见光只能透过人体组织（皮肤、肌肉和脂肪）数百微米至1毫米，但650-900纳米的近红外（NIR）窗口，也被称为光学治疗窗口，由于血红蛋白和水的最小吸收，结合对人体组织的较大穿透深度（约10厘米），在体内应用上具有理想的特性。尽管已经付出巨大努力将分子马达的旋转频率调谐到更高的波长，但至今尚未报道可以在NIR频率下旋转的分子马达。

在这项研究中，莱斯大学的科学家Ciceron Ayala-Orozco博士及其同事利用了由单光子NIR光引起的分子凿岩效应。他们发现，通过打开连接到细胞膜的氨基青霉烷的振子模式，可以导致整体分子协同振动，迅速杀死细胞。青霉烷染料已被用于光热和光动力治疗，并且在生物和医学研究中得到了广泛接受。

研究人员目前正在鉴定和合成其他可以强调细胞结合和振动驱动作用的小分子。不同的应用可能包括控制酶的哪些部分是活跃的，改变蛋白通道的工作方式，或改变影响药物的大生物组件的结构或功能。

参考文献：Molecular jackhammers eradicate cancer cells by vibronic-driven action

编辑：周敏

排版：李丽