양자 생물학적 전자 터널링을 제어하면 뇌암 환자에게 도움이 될 수 있습니다.

인간 세포 내부의 양자 과정 조절에 기초한 새로운 기술은 교모세포종이라고 불리는 특히 공격적인 형태의 뇌암 치료에 혁명을 일으킬 수 있습니다.

프로젝트를 위해 생화학자, 물리학자, 엔지니어 및 임상의가 힘을 합쳤습니다. 노팅엄 대학 바이오나노안테나를 통해 투여된 전기 자극이 암세포 내에서 전자 전달을 위한 양자 생물학적 터널링(QBET)을 개시하여 세포 사멸을 유발할 수 있음을 보여주었습니다. 연구팀은 실험실 실험에서 교모세포종 암세포를 죽이는 동시에 건강한 세포에는 영향을 주지 않는 기술을 사용했습니다.

바이오나노안테나는 시토크롬으로 코팅된 금나노입자로 구성되어 있습니다. c, 세포 내 자연적인 자기 파괴 순서인 세포사멸(apoptosis)을 시작하는 데 중요한 역할을 하는 단백질입니다. 시토크롬일 때 c 양자 터널링을 통해 전자를 잃어 산화되면 세포의 유전자가 세포가 죽는 방식으로 변경되도록 지시하는 신호가 전송됩니다.

연구에서는 자연 나노 기술, 가 이끄는 다학제 연구자 팀 프랭키 로슨생화학과 전기화학에 대한 배경 지식을 갖고 있는 약학부 부교수인 그는 원격 외부 전기장을 사용하여 자신들이 개발한 바이오 나노안테나를 분극화시켰습니다. 이로 인해 전자 터널링 덕분에 시토크롬의 산화를 유발하기에 충분한 전압 구배가 발생했습니다. c 코팅에. 이는 결국 직접 접촉한 환자 유래 교모세포종 세포 내에서 자가 파괴 메커니즘을 시작했습니다.

교모세포종을 치료하기 어렵게 만드는 특징 중 하나는 교모세포종 세포가 뇌 주위로 퍼지는 경향이 있다는 것입니다. 따라서 일단 뇌종양이 제거되더라도 뇌에는 뇌 손상 위험 없이는 외과적으로 추출할 수 없는 많은 추가 암세포가 포함되어 있습니다. 교모세포종 세포는 또한 빠르게 화학요법에 내성을 갖게 됩니다. 따라서 이 새로운 양자 생물학적 치료법은 이러한 길 잃은 세포를 근본적으로 제거할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

“우리는 세포를 제어하기 위해 전자공학과 생물학을 통합하고 있습니다. [세포 사멸을 유발하는] 스위치는 양자 터널링 현상입니다.”라고 Rawson은 설명하며, 이 치료법은 정상 세포에서는 발견되지 않는 독특한 생물학의 결과로 암세포를 선택적으로 표적으로 삼는다고 덧붙였습니다. 특정 생물학적 특성이 없는 세포는 외부 전기 자극에 반응하지 않으므로 치료에 반응하는 암세포를 선별할 수 있습니다.

노팅엄 바이오나노안테나는 너무 커서 입자와 큰 분자의 통과를 막아 뇌를 손상으로부터 보호하는 혈관을 둘러싸고 있는 세포의 매우 단단한 접합부인 혈액뇌관문을 통과할 수 없습니다. 따라서 이러한 바이오 나노입자는 혈류로 주입될 수 없기 때문에 수술 중에 종양 부위 가까이에 뿌리거나 주입해야 합니다.

금은 생체 적합성이므로 처리 후 입자를 제거할 필요가 없습니다. 그러나 Rawson은 시토크롬 코팅에 어떤 일이 일어나는지 결정하고(시간이 지남에 따라 분해되어 작동을 멈출 것으로 예상되는) 치료를 XNUMX회 용량으로 제공할 수 있는지 또는 분할이 필요한 경우 어떻게 처리할지 평가하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 강조합니다. 복용량 사이의 타이밍이 필요합니다.

양자 효과는 DNA를 불안정하게 만드는 데 도움이 됩니다.

Rawson은 "XNUMX년 내에 환자를 대상으로 치료법을 시험할 것"을 희망하며 소규모 인간 시험을 위한 자금 확보를 모색하고 있습니다. 팀은 이미 시작되었습니다 생체내에서 독성 문제를 확인하기 위해 동물의 암 종양에 바이오 나노 안테나를 주입하는 연구.

"나는 생물학이 이제 변화하고 있으며 연구자들은 DNA와 함께 생체 전기가 세포 기능의 기본이라는 것을 깨닫기 시작했다고 생각합니다"라고 Rawson은 결론지었습니다. 그는 모든 유형의 암세포를 선택적으로 표적으로 삼을 수 있는 능력 때문에 이 기술이 길을 열 수 있을 것이라고 희망합니다. 다양한 양자 기반 의료 절차를 위한 것입니다. “이 연구는 양자 생물학과 양자 치료학 측면에서 매우 많은 의미를 갖습니다. 이는 잠재적으로 의학의 완전히 새로운 패러다임이 될 것입니다.”

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• 출처: https://physicsworld.com/a/controlling-quantum-biological-electron-tunnelling-could-help-brain-cancer-patients/