中子揭示了pancratistatin如何捕食癌症保护健康细胞

能源部橡树岭国家实验室的科学仪器可以帮助创造一种源自常见热带植物的非侵入性癌症治疗方法。

Pancratistatin是一种在蜘蛛百合(一种夏威夷本土花卉)中发现的化合物。与传统疗法不同，它在杀死癌细胞的同时保持健康细胞的完整性。

直到最近，pancratistatin的工作原理还让科学家们感到困惑，使潜在新疗法的希望蒙上阴影。但在ORNL进行中子实验后，温莎大学的学生对pancratistatin的机制有了基本的了解，这可能为大大改善癌症治疗打开新的大门。

“通过在实验室对细胞提取物进行实验，我们正在以前的工作基础上获得更详细的pancratistatin图片，”领导这项研究的UWindsor博士候选人StuartCastillo说。“我们的希望是创造一条不损害健康细胞的治疗癌症的新途径。”

ORNL的散裂中子源提供了世界上为数不多的能够进行研究所需测量的中子束线之一。中子自旋回波仪器允许学生同时测量埃和微秒的细胞动力学。一埃等于十亿分之一米。一微秒等于百万分之一秒。

癌性肿瘤始于细胞过度生长，这一过程始于线粒体，即细胞中产生能量的部分。从理论上讲，癌细胞会吸收大量胆固醇，使线粒体的细胞壁或细胞膜变硬，从而阻止它们与细胞其他部分的交流。然后，线粒体失控，导致细胞过度增殖。

退一步，进一大步

几十年前，科学家们利用活细胞发现了pancratistatin对癌症的作用。在这些早期实验中，pancratistatin成功地触发了癌性睾丸、乳腺、肝脏、胰腺和神经细胞的细胞凋亡或细胞死亡。从那时起，研究一直局限于合成膜的实验，直到人们对这种自然疗法有了更多的了解。使用合成材料进行实验可以让研究人员在没有生命系统附带的变量的情况下建立对特定变化的理解。

“我们所说的关于使用合成膜的事情是，它永远不会100%代表细胞，也永远不会。整个科学界最终希望从这种基本的合成模型过渡到更现实的细胞模型，”温莎大学毕业生说研究员MaksymilianDziura。“我们想用活细胞来理解细胞，但实现这一目标并不容易。我们需要充分了解情况，然后才能慢慢过渡到使用更现实的系统。”

SNS及其姊妹设施高通量同位素反应堆提供了必要的工具，可帮助研究人员在原子尺度上观察和测量材料。中子特别适合研究生物膜，因为中子可以穿过脆弱的生物材料而不会损坏它们。在来到ORNL之前，学生们表明，pancratistatin以触发细胞凋亡的方式硬化合成线粒体膜，为研究细胞提供了基础。

学生们使用SNS的中子自旋回波光谱仪比较了胰酶抑制素如何影响癌细胞和非癌细胞线粒体膜的内层和外层。

UWindsor研究生研究员DominikDziura说：“我们正在专门研究膜的硬度、厚度以及这些分子彼此之间的行为方式。”“我们的想法是，与癌变的细胞膜不同，健康的细胞膜将是灵活的，并且会像它应该的那样移动，与其他受体和细胞膜结合并允许细胞之间的交流。”

“关于癌症，我们知之甚少，”温莎大学研究生研究员伊莎贝尔·迪布(IsabelleDib)说。“而且我们还没有真正研究癌性和非癌性细胞膜之间的差异。这是一种新方法。”

该团队还利用ORNL的ShullWollan中心和纳米相材料科学中心的实验室来开发和准备他们的样品。