Ze wszystkich różnych metod leczenia raka terapia fotodynamiczna, w której światło jest używane do zabijania komórek rakowych, może mieć jeden z najdziwniejszych skutków ubocznych: pacjenci często widzą lepiej w ciemności.
Teraz naukowcy odkryli, dlaczego tak się dzieje: rodopsyna, światłoczułe białko w siatkówce oka, oddziałuje ze związkiem zwanym chloriną e6, kluczowym składnikiem tego rodzaju leczenia raka.
Praca opiera się na tym, co naukowcy już wiedzą o organicznym związku siatkówki, który znajduje się w oku i jest zwykle niewrażliwy na światło podczerwone.
Widzialne światło wpadające do oka powoduje oddzielenie siatkówki od rodopsyny – jest to przekształcane w sygnał elektryczny, który mózg może zinterpretować. Chociaż nie mamy zbyt wiele światła widzialnego w nocy, okazuje się, że ten mechanizm może być również spowodowany inną kombinacją światła i chemii.
W przypadku światła podczerwonego i wtrysku chloru siatkówka zmienia się w taki sam sposób, jak w przypadku światła widzialnego.
„To wyjaśnia zwiększoną ostrość wzroku w nocy” – powiedział Laure Caylos z CNRS, chemik Antonio Monari z University of Lorraine we Francji.
„Jednak nie wiedzieliśmy dokładnie, jak rodopsyna i jej aktywna grupa siatkówkowa oddziałują z chlorem. To właśnie ten mechanizm byliśmy w stanie odkryć za pomocą modelowania molekularnego ”.
Oprócz obliczeń chemicznych wysokiego poziomu, zespół wykorzystał modelowanie molekularne do przemieszczania pojedynczych atomów (pod względem ich odpowiedniego przyciągania lub odpychania) oraz zrywania lub tworzenia wiązań chemicznych.
Symulacja trwała miesiące – i wykonywała miliony obliczeń – zanim mogła dokładnie zasymulować reakcję chemiczną wywołaną promieniowaniem podczerwonym. W rzeczywistości reakcja zajdzie w ciągu zaledwie nanosekund.
„Na potrzeby naszej symulacji umieściliśmy wirtualne białko rodopsyny wprowadzone do jego błony lipidowej w kontakcie z kilkoma cząsteczkami chloryny e6 i wodą lub dziesiątkami tysięcy atomów” – powiedział Monari CNRS.
Ponieważ chlorina e6 absorbuje promieniowanie podczerwone, oddziałuje z tlenem w tkance oka, przekształcając go w wysoce reaktywny tlen singletowy – a także niszcząc komórki nowotworowe, tlen singletowy może również reagować z siatkówką i stymulować zwiększone widzenie w nocy.
Naukowcy znają teraz chemię stojącą za tym dziwnym efektem ubocznym i mogą być w stanie ograniczyć prawdopodobieństwo tego zdarzenia u pacjentów poddawanych terapii fotodynamicznej, którzy zgłaszają, że widzą sylwetki i kontury w ciemności.
W przyszłości ta reakcja chemiczna może być nawet stosowana w leczeniu niektórych rodzajów ślepoty lub nadwrażliwości na światło, chociaż absolutnie nie zaleca się stosowania chloryny e6 w celu zapewnienia nadludzkiego widzenia w nocy.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Physical Chemistry Letters.
Źródła: Zdjęcie: Antonio Monari
