Kiểm soát đường hầm điện tử sinh học lượng tử có thể giúp ích cho bệnh nhân ung thư não – Vật lý Thế giới

Kiểm soát đường hầm điện tử sinh học lượng tử có thể giúp ích cho bệnh nhân ung thư não – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: 19 tháng 2023 năm 5 00:XNUMX sáng

Liệu pháp lượng tử được thiết kế để tiêu diệt tế bào ung thư trong khối u não
Điều trị nhắm mục tiêu Các nhà nghiên cứu đang phát triển phương pháp trị liệu lượng tử nhằm tiêu diệt có chọn lọc các tế bào ung thư trong các khối u não xâm lấn. (Được phép: Shutterstock / SciePro)

Một công nghệ mới dựa trên việc điều chỉnh các quá trình lượng tử bên trong tế bào người có thể cách mạng hóa việc điều trị một dạng ung thư não đặc biệt nguy hiểm gọi là u nguyên bào thần kinh đệm.

Tham gia lực lượng cho dự án, các nhà hóa sinh, nhà vật lý, kỹ sư và bác sĩ lâm sàng tại Đại học Nottingham đã chỉ ra rằng kích thích điện được thực hiện thông qua anten nano sinh học có thể bắt đầu quá trình tạo đường hầm sinh học lượng tử để truyền điện tử (QBET) trong các tế bào ung thư gây ra cái chết của tế bào. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để tiêu diệt các tế bào ung thư u nguyên bào thần kinh đệm mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh.

Các anten nano sinh học bao gồm các hạt nano vàng được phủ cytochrome c, một loại protein đóng vai trò quan trọng trong việc bắt đầu quá trình apoptosis - trình tự tự hủy tự nhiên trong tế bào. Khi cytochrome c bị oxy hóa do mất đi một electron thông qua đường hầm lượng tử, nó sẽ gửi tín hiệu ra ngoài để hướng dẫn các gen của tế bào thay đổi theo cách khiến tế bào chết.

Trong nghiên cứu, báo cáo ở Công nghệ nano tự nhiên, nhóm các nhà nghiên cứu đa ngành dẫn đầu bởi Frankie Rawson, phó giáo sư tại Trường Dược, người có nền tảng về hóa sinh và điện hóa, đã sử dụng điện trường ngoài từ xa để phân cực ăng-ten nano sinh học mà họ đã phát triển. Điều này dẫn đến một gradient điện áp đủ để kích hoạt quá trình oxy hóa – nhờ vào đường hầm điện tử – của cytochrome c trong lớp phủ. Đến lượt nó, điều này đã khởi động cơ chế tự hủy trong các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm có nguồn gốc từ bệnh nhân mà nó tiếp xúc trực tiếp.

Một trong những đặc điểm khiến u nguyên bào thần kinh đệm khó điều trị là xu hướng các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm lan rộng khắp não. Vì vậy, ngay cả khi khối u não được cắt bỏ, não vẫn chứa nhiều tế bào ung thư bổ sung mà không thể phẫu thuật cắt bỏ nếu không gây nguy cơ tổn thương não. Các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm cũng nhanh chóng trở nên kháng hóa trị. Vì vậy, phương pháp xử lý sinh học lượng tử mới này về cơ bản có khả năng dọn sạch những tế bào lạc lối này.

“Chúng tôi đang tích hợp thiết bị điện tử với sinh học để kiểm soát tế bào. Công tắc [gây chết tế bào] là một sự kiện xuyên hầm lượng tử,” Rawson giải thích, đồng thời cho biết thêm rằng phương pháp điều trị nhắm mục tiêu có chọn lọc vào các tế bào ung thư do đặc tính sinh học độc đáo của chúng không có trong các tế bào bình thường. Các tế bào không có đặc tính sinh học cụ thể đó sẽ không phản ứng với kích thích điện bên ngoài, do đó tạo điều kiện cho các tế bào ung thư – có khả năng tiếp nhận phương pháp điều trị – được tách ra.

Ăng-ten nano sinh học Nottingham quá lớn để có thể đi qua hàng rào máu-não, một mối nối rất chặt chẽ của các tế bào lót trong mạch máu dẫn đến não có chức năng bảo vệ não khỏi bị hư hại bằng cách ngăn chặn sự di chuyển của các hạt và phân tử lớn. Vì vậy, vì chúng không thể được tiêm vào máu nên các hạt nano sinh học này sẽ cần được phun hoặc tiêm gần vị trí khối u trong quá trình phẫu thuật.

Vì vàng có tính tương thích sinh học nên không cần phải loại bỏ các hạt sau khi xử lý. Tuy nhiên, Rawson nhấn mạnh rằng cần phải có những nghiên cứu sâu hơn để xác định điều gì xảy ra với lớp phủ cytochrome – thứ mà họ cho rằng sẽ xuống cấp và ngừng hoạt động theo thời gian – và để đánh giá xem liệu phương pháp điều trị có thể được thực hiện trong một liều hay không, nếu cần chia nhỏ thì điều gì sẽ xảy ra? thời gian giữa các liều cần phải có.

Rawson hy vọng “sẽ thử nghiệm phương pháp điều trị này trên bệnh nhân trong vòng một thập kỷ” và đang tìm cách đảm bảo nguồn tài trợ cho các thử nghiệm nhỏ trên người. Đội đã bắt đầu rồi trong cơ thể nghiên cứu, tiêm anten nano sinh học vào khối u ung thư ở động vật để kiểm tra các vấn đề về độc tính.

“Tôi nghĩ sinh học hiện đang thay đổi và các nhà nghiên cứu bắt đầu nhận ra rằng điện sinh học cùng với DNA là nền tảng cho chức năng tế bào,” Rawson kết luận. Ông hy vọng rằng nhờ khả năng nhắm mục tiêu có chọn lọc vào bất kỳ loại tế bào ung thư nào, kỹ thuật này có thể mở đường cho toàn bộ các thủ tục y tế dựa trên lượng tử. “Công trình này có rất nhiều ý nghĩa về mặt sinh học lượng tử và liệu pháp lượng tử. Nó có khả năng là một mô hình hoàn toàn mới trong y học.”

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý