La conception de photosensibilisateurs à base de thio, à gauche, par les chimistes de l'Université Rice est prometteur pour la thérapie photodynamique du cancer, entre autres applications. Une substitution thiocarbonyle - échangeant un atome d'oxygène contre un atome de soufre - d'une variété de fluorophores peut considérablement améliorer leur capacité à générer des espèces réactives de l'oxygène qui tuent les cellules cancéreuses. A droite, des images de sphéroïdes tumoraux multicellulaires traités avec des photosensibilisateurs et de la lumière (dans la rangée du bas) montrent comment les composés, lorsqu'il est excité par la lumière, endommager les cellules. Crédit :Xiao Lab/Université du riz
Le projet d'un laboratoire de l'Université Rice visant à fabriquer de meilleurs marqueurs fluorescents s'est transformé en une méthode pour tuer les tumeurs. Changer un atome dans la balise fait l'affaire.
Le chimiste du riz Han Xiao et ses collègues ont découvert que le remplacement d'un seul atome d'oxygène par un atome de soufre dans un fluorophore commun le transforme en une molécule photosensibilisante. Lorsqu'il est exposé à la lumière, la molécule a généré des espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui ont détruit les cellules cancéreuses du sein en laboratoire.
L'étude dirigée par les co-auteurs principaux Juan Tang et Lushun Wang, les deux chercheurs postdoctoraux Rice, apparaît dans la revue phare de la Royal Society of Chemistry Sciences chimiques .
Cette méthode de thérapie photodynamique est déjà utilisée, car les molécules déclenchées par la lumière sont connues pour générer des ROS cytotoxiques. La plupart des photosensibilisateurs actuels nécessitent l'incorporation d'atomes lourds, mais ils sont difficiles et coûteux à synthétiser et restent toxiques dans l'obscurité, potentiellement endommager les cellules saines, dit Xiao.
Les composés en une étape du laboratoire Rice n'ont pas d'atomes lourds, produire un rapport élevé de ROS lorsqu'il est déclenché et s'éteindre lorsque la lumière est éteinte. Les divers fluorophores à base de thio du laboratoire absorbent la lumière dans les longueurs d'onde visibles à proche infrarouge qui pénètrent jusqu'à 5 millimètres dans les tissus.
"Ce travail vient de notre étude précédente pour fabriquer de meilleurs colorants fluorogènes, " dit Xiao. " C'était une découverte totalement nouvelle, mais une fois que nous avons approfondi le mécanisme, nous avons découvert que nos fluorophores à base de thio peuvent conduire à une génération spectaculaire d'oxygène singulet lorsqu'ils sont excités par la lumière. C'est le vrai médiateur."
Pour tester, les chercheurs ont associé leurs photosensibilisateurs au trastuzumab, un anticorps utilisé pour cibler et traiter le cancer du sein précoce et avancé. La combinaison a montré une « cytotoxicité robuste » contre les lignées cellulaires HER2-positives (cancéreuses) mais presque aucune activité contre les cellules HER2-négatives.
Xiao a déclaré que les expériences ont montré que leurs photosensibilisateurs ciblaient à la fois les cellules cancéreuses monocouches et les sphéroïdes tumoraux multicellulaires. "Nous pensons qu'une grande application pour ce photosensibilisateur sera les cancers de la peau, " at-il dit. " Il devrait être facile pour la lumière de pénétrer les carcinomes basocellulaires à la surface. "
Les chercheurs ont noté des cellules solaires, les applications photocatalytiques et la chimie organique peuvent bénéficier de leurs photosensibilisateurs.
