Μεταξύ όλων των διαφορετικών τύπων θεραπείας του καρκίνου, η φωτοδυναμική θεραπεία – όπου το φως χρησιμοποιείται για την καταστροφή των κακοήθων κυττάρων – μπορεί να έχει μια από τις πιο περίεργες παρενέργειες: οι ασθενείς είναι συχνά πιο ικανοί να βλέπουν στο σκοτάδι.
Πέρυσι, οι ερευνητές κατάλαβαν επιτέλους γιατί συμβαίνει αυτό: Η ροδοψίνη, μια φωτοευαίσθητη πρωτεΐνη στους αμφιβληστροειδείς στα μάτια μας, αλληλεπιδρά με μια φωτοευαίσθητη ένωση που ονομάζεται χλώριο e6 – ένα κρίσιμο συστατικό για αυτού του τύπου θεραπείες του καρκίνου.
Η εργασία βασίστηκε σε όσα οι επιστήμονες γνώριζαν ήδη για την οργανική ουσία ρετιναλδεϊδη, η οποία βρίσκεται στο μάτι και συνήθως δεν είναι ευαίσθητη στο υπέρυθρο φως.
Το ορατό φως ενεργοποιεί τον αμφιβληστροειδή να διαχωριστεί από τη ροδοψίνη – αυτό μετατρέπεται στο ηλεκτρικό σήμα που ερμηνεύει ο εγκέφαλός μας για να δει. Αν και δεν έχουμε πολύ ορατό φως τη νύχτα, αποδεικνύεται ότι αυτός ο μηχανισμός μπορεί επίσης να ενεργοποιηθεί με έναν άλλο συνδυασμό φωτός και χημείας.
Κάτω από υπέρυθρο φως και με έγχυση χλωρίου, ο αμφιβληστροειδής αλλάζει με τον ίδιο τρόπο ακριβώς, όπως συμβαίνει κάτω από το ορατό φως.
«Αυτό εξηγεί την αύξηση της οπτικής οξύτητας τη νύχτα», είπε ο χημικός Αντόνιο Μονάρι, από το Πανεπιστήμιο της Λωραίνης στη Γαλλία.
«Ωστόσο, δεν γνωρίζαμε ακριβώς πώς η ροδοψίνη και η ενεργή ομάδα του αμφιβληστροειδούς αλληλεπιδρούν με το χλώριο. Αυτός είναι ο μηχανισμός που καταφέραμε τώρα να αποσαφηνίσουμε μέσω μοριακής προσομοίωσης.»
Μαζί με κάποιους υψηλού επιπέδου υπολογισμούς χημείας, η ομάδα χρησιμοποίησε μια μοριακή προσομοίωση, ώστε να μοντελοποιήσει τις κινήσεις μεμονωμένων ατόμων (όσον αφορά την αντίστοιχη έλξη ή απώθησή τους), καθώς και τη διάσπαση ή τη δημιουργία χημικών δεσμών.
Η προσομοίωση συνεχίστηκε για αρκετούς μήνες – και η επεξεργασία των στοιχείων έγινε μέσω εκατομμυρίων υπολογισμών – προτού μπορέσει να μοντελοποιήσει με ακρίβεια τη χημική αντίδραση που προκαλείται από την υπέρυθρη ακτινοβολία. Στην πραγματική ζωή, η αντίδραση θα γινόταν σε νανοδευτερόλεπτα.
«Για την προσομοίωσή μας, τοποθετήσαμε μια εικονική πρωτεΐνη ροδοψίνης που έχει εισαχθεί στη λιπιδική της μεμβράνη σε επαφή με πολλά μόρια χλωρίνης e6 και νερό, ή αντίστοιχα με αρκετές δεκάδες χιλιάδες άτομα», είπε ο Μονάρι.
Τώρα οι επιστήμονες γνωρίζουν τη χημεία που στηρίζει αυτή την παράξενη παρενέργεια, ενώ μπορεί να είναι σε θέση να περιορίσουν την πιθανότητα να συμβεί σε ασθενείς που υποβάλλονται σε φωτοδυναμική θεραπεία, οι οποίοι έχουν αναφέρει ότι βλέπουν σιλουέτες και περιγράμματα στο σκοτάδι.
Στο μέλλον, αυτή η χημική αντίδραση θα μπορούσε ακόμη και να αξιοποιηθεί για να βοηθήσει στη θεραπεία ορισμένων τύπων τύφλωσης ή υπερευαισθησίας στο φως – αν και δεν συνιστάται σε καμία περίπτωση η χρήση χλωρίνης e6 για να αποκτήσετε υπεράνθρωπη νυχτερινή όραση.
Είναι ένα άλλο παράδειγμα των γνώσεων που μπορούμε να πάρουμε από τις μοριακές προσομοιώσεις και πώς οι πιο ισχυροί υπολογιστές στον πλανήτη είναι σε θέση να μας δώσουν μια βαθύτερη κατανόηση της επιστήμης από ό,τι θα είχαμε διαφορετικά.
«Η μοριακή προσομοίωση χρησιμοποιείται ήδη για να ρίξει φως σε θεμελιώδεις μηχανισμούς –για παράδειγμα, γιατί ορισμένες βλάβες του DNA επιδιορθώνονται καλύτερα από άλλες– και να επιτρέψει την επιλογή πιθανών θεραπευτικών μορίων μιμούμενοι την αλληλεπίδρασή τους με έναν επιλεγμένο στόχο», είπε ο Μονάρι στο CNRS.
* Η επιστημονική έρευνα δημοσιεύτηκε στην Journal of Physical Chemistry Letters
πηγή: www.sciencealert.com/
