Naučni instrument u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž odeljenja za energetiku mogao bi da pomogne u stvaranju neinvazivnog lečenja raka dobijenog od uobičajene tropske biljke.
Pankratistatin je hemijsko jedinjenje koje se nalazi u paukovom ljiljanu, izvornom havajskom cvetu. Za razliku od tradicionalnih tretmana, on ubija ćelije raka dok zdrave ćelije održava netaknutima.
Do nedavno, rad pancratistatina je zbunjivao naučnike, zamagljujući nadu u potencijalne nove tretmane. Ali nakon sprovođenja neutronskih eksperimenata na ORNL-u, studenti sa Univerziteta u Vindzoru stekli su fundamentalni uvid u mehaniku pancratistatina koji bi mogao otvoriti nova vrata znatno poboljšanim tretmanima raka.
„Eksperimentisanjem sa ćelijskim ekstraktima ovde u laboratoriji, gradimo na prethodnom radu da bismo dobili detaljniju sliku o pankratitistatinu“, rekao je Stjuart Kastiljo, doktorski kandidat UVindsora koji vodi studiju. „Nadamo se da ćemo stvoriti novi put za lečenje raka koji ne oštećuje zdrave ćelije.“
ORNL-ov Spallation Neutron Source pruža jedan od samo nekoliko neutronskih snopova u svetu koji su u stanju da naprave vrste merenja potrebnim za proučavanje. Instrument Neutron Spin Echo je omogućio studentima da istovremeno mere ćelijsku dinamiku u angstromima i mikrosekundama. Jedan angstrem je jednak desetom milijarditom delu metra. Jedna mikrosekunda je jednaka milionitom delu sekunde.
Kancerozni tumori počinju prekomernim rastom ćelija, procesom koji počinje u mitohondrijama, delovima ćelije koji proizvode energiju. U teoriji, ćelije raka dobijaju priliv holesterola koji učvršćuje ćelijske zidove ili membrane mitohondrija, zaustavljajući njihovu komunikaciju sa drugim delovima ćelije. Zatim, mitohondrije pokvare, uzrokujući prekomerno razmnožavanje ćelija.
Pre nekoliko decenija, naučnici su koristili žive ćelije da otkriju efekat pankratitistatina na rak. U ovim ranim eksperimentima, pancratistatin je uspešno pokrenuo apoptozu, ili ćelijsku smrt, u kanceroznim ćelijama testisa, dojke, jetre, pankreasa i nervnih ćelija. Od tada, istraživanja su bila ograničena na eksperimente na sintetičkim membranama dok se ne bi moglo više razumeti o ovom prirodnom leku. Eksperimentisanje sa sintetičkim materijalom omogućava istraživačima da izgrade svoje razumevanje specifičnih promena bez varijabli koje dolaze sa živim sistemima.
„Nešto što kažemo o radu sa sintetičkim membranama je da nikada nije 100% reprezentativan za ćeliju i nikada neće biti. Naučna zajednica u celini na kraju želi da pređe sa ovog osnovnog sintetičkog modela na realističniji model ćelije“, rekao je diplomirani UVindsor istraživač Maksimilijan Džiura. „Želimo da koristimo žive ćelije da bismo razumeli ćelije, ali doći do njih nije lako. Moramo u potpunosti razumeti sliku pre nego što možemo polako da pređemo na korišćenje realističnijih sistema.“
SNS i njegovo sestrinsko postrojenje, reaktor izotopa visokog fluksa, pružaju osnovne alate koji pomažu istraživačima da posmatraju i mere materijale na atomskoj skali. Neutroni su posebno pogodni za istraživanje bioloških membrana, jer neutroni mogu da prođu kroz delikatne biološke materijale, a da ih ne oštete. Pre dolaska na ORNL, studenti su pokazali da je pankratitistatin učvrstio sintetičke mitohondrijalne membrane na način koji je pokrenuo apoptozu, pružajući osnovu za rad sa ćelijama.
Studenti su koristili SNS-ov Neutron Spin Echo spektrometar da uporede kako pancratistatin utiče na unutrašnje i spoljašnje slojeve membrane mitohondrija u kanceroznim i nekanceroznim ćelijama.
„Posebno gledamo koliko je membrana kruta, koliko je debela i kako se ti molekuli ponašaju jedan pored drugog“, rekao je diplomirani istraživač UVindsor Dominik Dziura. „Misli se da će zdrava membrana biti fleksibilna i kretati se kao što bi trebalo, vezujući se za druge receptore i membrane i omogućavajući komunikaciju između ćelija, za razliku od kancerogenih membrana.
„Ima toliko toga što ne znamo o raku“, rekla je diplomirana istraživačica UVindsora Izabel Dib. „A mi nismo zaista pogledali razlike između kancerogenih i nekanceroznih ćelijskih membrana. Ovo je novi pristup.“
