當(dāng) X 射線照射到含有攜帶碘的納米顆粒的腫瘤組織上時(shí)，三天內(nèi)就會引發(fā)癌細(xì)胞死亡。碘釋放電子，破壞腫瘤的 DNA，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。京都大學(xué)綜合細(xì)胞材料科學(xué)研究所(iCeMS)的科學(xué)家以及和美國的同事的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。
“將金屬暴露在光線下會導(dǎo)致電子的釋放，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。阿爾伯特·愛因斯坦在 1905 年對這種現(xiàn)象的解釋預(yù)示著量子物理學(xué)的誕生，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的 iCeMS 分子生物學(xué)家 Fuyuhiko Tamanoi 說。“我們的研究提供的證據(jù)表明，可以在癌細(xì)胞內(nèi)重現(xiàn)這種效應(yīng)。”
癌癥放射治療的一個(gè)長期存在的問題是它在腫瘤中心無效，由于缺乏深入組織的血管，氧含量低。當(dāng)射線撞擊細(xì)胞內(nèi)的分子時(shí)，X 射線輻射需要氧氣來產(chǎn)生破壞 DNA 的活性氧。
Tamanoi 和 Kotaro Matsumoto 及其同事一直試圖通過尋找更直接的方法來破壞癌癥 DNA 來克服這個(gè)問題。在早期的工作中，他們表明，當(dāng)用 50.25 千電子伏特的同步加速器產(chǎn)生的 X 射線照射時(shí)，載有釓的納米粒子可以殺死癌細(xì)胞。
在目前的研究中，他們設(shè)計(jì)了多孔的、攜帶碘的有機(jī)二氧化硅納米粒子。碘比釓便宜，并以較低的能級釋放電子。
研究人員將他們的納米粒子分散在腫瘤球體中，即包含多個(gè)癌細(xì)胞的 3D 組織。用 33.2 keV 的 X 射線照射球體 30 分鐘導(dǎo)致它們在三天內(nèi)完全破壞。通過系統(tǒng)地改變能量水平，他們能夠證明腫瘤破壞的最佳效果發(fā)生在 33.2 keV X 射線。
進(jìn)一步的分析表明，納米顆粒被腫瘤細(xì)胞吸收，定位在它們的細(xì)胞核外。將適量的 X 射線能量照射到組織上會促使碘釋放電子，然后導(dǎo)致核 DNA 中的雙鏈斷裂，從而引發(fā)細(xì)胞死亡。
“我們的研究代表了在癌細(xì)胞內(nèi)應(yīng)用量子物理現(xiàn)象的一個(gè)重要例子，”松本說。“似乎在 DNA 附近產(chǎn)生了一團(tuán)低能電子，導(dǎo)致難以修復(fù)的雙鏈斷裂，最終導(dǎo)致程序性細(xì)胞死亡。”
該團(tuán)隊(duì)接下來想了解當(dāng)?shù)庠颖┞队?X 射線時(shí)，電子是如何從碘原子中釋放出來的。他們還致力于將碘置于 DNA 上而不是靠近 DNA 以提高功效，并在癌癥小鼠模型上測試納米顆粒。
標(biāo)簽： 癌細(xì)胞
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