Leidse Ph.D. student Xuequan Zhou heeft een nieuwe veelbelovende molecule ontworpen die kankercellen efficiënt doodt, maar is niet schadelijk voor gezond weefsel. De truc:het medicijn is alleen actief als het wordt bestraald met licht. De nieuwe verbinding van Zhou doet dit extra efficiënt door zichzelf slim te organiseren in nanodeeltjes. Het onderzoek heeft de voorpagina van de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Kanker bestrijden met licht

Reguliere geneesmiddelen tegen kanker maken vaak te weinig onderscheid tussen slechte en gezonde cellen:ze doden beide typen. Daarom, de Bonnet-groep van het Leids Instituut voor Chemie (LIC), richt zich op het ontwerpen van nieuwe moleculen die pas actief worden onder invloed van zichtbaar licht. Hierdoor kunnen artsen een bepaald deel van het lichaam behandelen, zonder de rest te schaden. Deze zogenaamde fotodynamische therapie wordt al in klinieken gebruikt om kanker te bestrijden.

Een nieuw medicijn

"De structuur van een molecuul bepaalt dat het fysiek is, chemische en biologische eigenschappen, " legt Xuequan Zhou uit. "Daarom, het veranderen van deze structuur kan een enorme impact hebben op de prestaties. Ons nieuwe werk is daar een goed voorbeeld van." Zhou creëerde een nieuwe en efficiënte antikankerverbinding door slechts een kleine verandering aan te brengen in een bestaand molecuul:hij verving één stikstofatoom door een koolstof. Dit resulteerde in een molecuul met palladium als metaalcentrum , direct gebonden aan een organisch fragment via een koolstof-palladiumbinding (figuur 1). Door deze band het molecuul reageert op blauw licht en kan uitstekend celdoden uitvoeren wanneer het wordt bestraald met dit blauwe licht (zie kader).

Door licht geïnduceerde therapie

De palladiumsoort van Xuequan werkt door middel van zogenaamde zuurstofactivering. Bij bestraling met licht, het palladiumcomplex komt in een aangeslagen toestand (wat betekent dat het extra energie krijgt). Het geëxciteerde palladiumcomplex draagt ​​deze lichtenergie vervolgens over aan een dizuurstofmolecuul (O2) dat in de bestraalde cel of het bestraalde weefsel aanwezig is. Dit genereert reactieve zuurstofsoorten die vervolgens de cel doden.

Zelfassemblerende nanodeeltjes

"Naast het fotochemische gedrag, dit molecuul vertoont ook vrij buitengewone aggregatie-eigenschappen, ", vertelt Zhou. "Vanwege zijn lage lading en nogal hydrofobe organische ligand, het heeft de neiging zichzelf te assembleren via een proces dat "metallofiele interactie" wordt genoemd:de palladiumcentra houden van elkaar en proberen dicht bij elkaar te zijn." Wanneer opgelost in het lichaam, dit zou ertoe leiden dat de verbinding van Zhou zichzelf assembleert tot nanodeeltjes.

Kankercellen kunnen deze door blauw licht geactiveerde nanodeeltjes zeer efficiënt absorberen. Ze worden daarom gebruikt als kankergerichte nanodeeltjes:"Normaal gesproken deze nanodeeltjes worden specifiek gehecht aan antikankerverbindingen om ze te helpen een tumor aan te pakken, " legt supervisor Sylvestre Bonnet uit. "Voor de nieuwe compound van Zhou echter, deze stap is niet meer nodig, omdat het medicijn zelf zijn eigen nanodeeltjes creëert."

Veelbelovende resultaten

Met de eerste biologische experimenten in Leiden, Zhou toonde al in vitro aan dat de nanodeeltjes inderdaad zeer efficiënt zijn in het doden van kankercellen onder bestraling met blauw licht. Volgende, een samenwerking met professor Wen Sun van de Dalian University of Technology in China toonde aan dat de nanodeeltjes de groei van kanker in muistumormodellen kunnen remmen. Zhou:"Al met al, deze resultaten suggereren een veelbelovende toekomst voor zelfassemblerende moleculen als geneesmiddelen tegen kanker, die tumoren beter kunnen richten en ze dus efficiënter kunnen uitroeien."