Het project van een laboratorium van de Rice University om betere fluorescerende tags te maken, is uitgegroeid tot een methode om tumoren te doden. Het wisselen van één atoom in de tag doet de truc.

Rijstchemicus Han Xiao en zijn collega's ontdekten dat het vervangen van een enkel zuurstofatoom door een zwavelatoom in een gewone fluorofoor het verandert in een fotosensibiliserend molecuul. Bij blootstelling aan licht, het molecuul genereerde reactieve zuurstofsoorten (ROS) die borstkankercellen in het laboratorium vernietigden.

De studie onder leiding van co-hoofdauteurs Juan Tang en Lushun Wang, beide Rice postdoctorale onderzoekers, verschijnt in het vlaggenschiptijdschrift van de Royal Society of Chemistry Chemische Wetenschappen .

Deze methode van fotodynamische therapie is al in gebruik, omdat het bekend is dat door licht getriggerde moleculen cytotoxische ROS genereren. De meeste huidige fotosensitizers vereisen de opname van zware atomen, maar ze zijn moeilijk en kostbaar om te synthetiseren en blijven giftig in het donker, mogelijk schadelijke gezonde cellen, zei Xiao.

De eenstapsverbindingen van het Rice-lab hebben geen zware atomen, levert een hoge ROS-ratio op wanneer deze wordt geactiveerd en wordt uitgeschakeld wanneer het licht wordt uitgeschakeld. De verschillende op thio gebaseerde fluoroforen van het laboratorium absorberen licht in zichtbare tot nabij-infrarode golflengten die tot 5 millimeter in weefsels doordringen.

"Dit werk komt door onze eerdere studie om betere fluorogene kleurstoffen te maken, ', zei Xiao. 'Dat was een totaal nieuwe ontdekking, maar toen we eenmaal dieper in het mechanisme gingen, we ontdekten dat onze op thio gebaseerde fluoroforen kunnen leiden tot een dramatische generatie van singlet-zuurstof wanneer ze worden geëxciteerd met licht. Dit is de echte bemiddelaar."

Om uit te proberen, de onderzoekers combineerden hun fotosensitizers met trastuzumab, een antilichaam dat wordt gebruikt om vroege en gevorderde borstkanker aan te pakken en te behandelen. De combinatie vertoonde "robuuste cytotoxiciteit" tegen HER2-positieve (kankerachtige) cellijnen, maar bijna geen activiteit tegen HER2-negatieve cellen.

Xiao zei dat de experimenten aantoonden dat hun fotosensitizers gericht waren op zowel monolaagse kankercellen als multicellulaire tumorsferoïden. "We denken dat een grote toepassing voor deze fotosensitizer huidkanker zal zijn, " zei hij. "Het zou voor licht gemakkelijk moeten zijn om basaalcelcarcinomen op het oppervlak binnen te dringen."

De onderzoekers merkten zonnecellen op, fotokatalytische toepassingen en organische chemie kunnen baat hebben bij hun fotosensitizers.