En rymdåldersmetall som utgjorde en del av asteroiden som förstörde dinosaurierna kan ge en ny metod för att behandla cancertumörer selektivt med hjälp av ljus.

Forskare vid University of Warwick i samarbete med kollegor i Kina, Frankrike, Schweiz och Heriot-Watt University har utvecklat en teknik som använder ljus för att aktivera en cancer-dödande förening av Iridium som attackerar, för första gången, en vital energikälla i cancerceller även under hypoxi, vilket avsevärt öppnar utbudet av cancerformer som kan behandlas med tekniken.

Tekniken beskrivs i en artikel publicerad idag (23 september 2019) i Naturkemi och kan leda till ett annat verktyg för kliniker att använda i kampen mot cancer, och potentiellt till och med vaccinera patienter mot framtida cancer.

Fotodynamisk terapi (PDT) använder ljus för att döda cancertumörer i kroppen genom att aktivera en kemisk förening som kallas fotosensibilisator, som skapar arter som kan attackera cancerceller i närvaro av ljus. Med denna metod, kliniker kan rikta ljuset till specifika områden av cancertumören och skona normal vävnad från skador.

Nuvarande metoder är huvudsakligen beroende av närvaron av syre och många tumörer är hypoxiska, "vilket innebär att de har brist på normalt syre ofta på grund av dålig blodtillförsel. Det internationella teamet av forskare har nu utvecklat en förening av metallen Iridium som kommer att döda cancerceller i kulturen även när syrekoncentrationen är låg.

Tekniken kan behandla alla tumörer där ljus kan administreras, och skulle vara särskilt lämpad för behandling av urinblåsa, lunga, matstrupe, hjärn- och hudcancer. Det finns runt 10, 000 blåscancerfall i Storbritannien per år, varav cirka 5, 000 kan eventuellt dra nytta av denna typ av behandling.

Professor Peter Sadler från University of Warwick's Department of Chemistry sa:"Hela tiden vid cancerbehandling, kliniker försöker bekämpa motstånd. Läkemedel kan först döda cancercellerna, men vid upprepad behandling blir cellerna resistenta, de lär sig hur man kemiskt kan modifiera läkemedlet eller motverka dess verkningsmekanism. Forskare letar efter nya sätt på vilka cancercellen kommer att dö. Om de har blivit resistenta mot andra cancerläkemedel, de kanske inte är resistenta mot denna behandling eftersom det dödar cancercellerna är annorlunda.

"Det finns ett ökande intresse för att minska biverkningarna av cancerbehandling så mycket som möjligt och allt som kan vara selektivt i vad den riktar sig kommer att hjälpa till med det. Föreningen som vi har utvecklat skulle inte vara särskilt giftig alls, vi skulle ge det till cancercellerna, låt det ta lite tid innan det tas upp, då skulle vi bestråla det med ljus och aktivera det i dessa celler. Vi förväntar oss att dödandet av dessa cancerceller kommer att ske mycket snabbt jämfört med nuvarande metoder. "

När ljuset aktiverats, Iridium-föreningen angriper det energiproducerande maskineriet i cancercellerna-ett livsviktigt ko-enzym som kallas nikotinamid-adenindinukleotid (NADH)-och förstör katalytiskt det ko-enzymet eller ändrar det till sin oxiderade form. Detta stör det energiproducerande maskineriet i en cancercell och avbryter effektivt tumörens strömkälla.

Våra kroppar behöver koenzym nikotinamid adenindinukleotid (NADH) för att generera energi. Cancerceller har ett mycket högt krav på NADH, eftersom de behöver mycket energi för att dela sig och multiplicera snabbt.

Forskarna fann till och med att föreningen fortfarande fungerar i närvaro av syre, genom att omvandla det till en "giftig" syrgas som dödar cancercellerna.

Forskargruppen noterade också att när cancercellerna dör, de ändrar sin kemi på ett sådant sätt att de kommer att generera en immunreaktion i kroppen, vad som kallas ett immunterapeutiskt svar. Detta tyder på att de som behandlas med denna teknik kan immuniseras mot attack av den cancern, och kommer att undersökas vidare i framtida forskning.

Professor Vas Stavros (University of Warwick) kommenterade:"Ljusets kraft att dramatiskt förändra kemiska molekylers reaktivitet inom en tusendels milondelsekund kan nu utnyttjas för att behandla resistenta cancerformer."

Professor Martin Paterson (Heriot-Watt University) kommenterade:"Detta genombrott illustrerar den moderna beräkningens förmåga att förstå ljusets effekter på kemiska molekyler för att ge framtidens läkemedel unika verkningsmekanismer."

Professor Hui Chao (Sun Yat-Sen University) kommenterade:"Nu har vi ett potentiellt nytt läkemedel som inte bara selektivt kan döda cancerceller med normal syretillförsel, men också hypoxiska cancerceller som ofta motstår behandling med fotodynamisk terapi. "

Professor Peter Sadler tillade:"Metallföreningarnas förmåga att framkalla ett immunogent svar i kroppen som effektivt kan vaccinera en person mot framtida attacker av cancer är en spännande utveckling. Det är mycket spekulativt, men vi tittar vidare på kännetecknen för det.

"Det viktigaste var att vi hade turen att ha haft tre mycket begåvade unga Royal Society Newton International Fellows i vårt team som arbetade med detta utmanande tvärvetenskapliga projekt, som onekligen kommer att bidra till framtiden för denna avgörande viktiga forskning. "

Iridium upptäcktes första gången 1803, och dess namn kommer från latin för "regnbåge". Från samma familj som platina, det är svårt, spröd, och är världens mest korrosionsbeständiga metall. Gul i färgen, dess smältpunkt är mer än 2400 ° Celsius. Den används i satelliter och rymdfarkoster på grund av dess motståndskraft mot extrema miljöer, och antas allmänt ha berikats i jordskorpan av en meteorit som utplånade dinosaurierna för 66 miljoner år sedan.