Екипът разработва базиран на флавоноиди photoCORM, задействан от видима светлина

Преди около четири години химикът от държавния университет в Юта Лиза Беро постави въпрос към колегата от USU и токсиколог Аби Бенингхоф.

задействайте

„С моите ученици бяхме разработили нова флавоноидна молекула, която може да отделя въглероден окис“, спомня си Берро. „И ние търсихме отговор на въпроса„ Може ли да убие раковите клетки? “

Краткият отговор на Бенингхоф? Да. Но както в много научни занимания, въпросът повдигна още въпроси и инициира интердисциплинарни усилия за изследване на нюансите на контролираното отделяне на въглероден окис в клетките.

Berreau и Benninghoff, заедно със своите ученици Марина Попова, Татяна Соболева, Хектор Ескер и Стейси Андерсън, както и колегата Сулиман Аяд от държавния университет във Флорида, привличат международно внимание със своите открития. Екипът наскоро публикува резултати от своите изследвания в списанието на Американското химическо общество Chemical Biology и в Journal of the American Chemical Society.

Изследванията на екипа се подпомагат от Националните здравни институти, Селскостопанската експериментална станция в Юта и Службата за изследвания и следдипломни изследвания на USU.

Освобождаването на въглероден окис, известно още като CO, вероятно звучи малко страшно. В крайна сметка ние оборудваме домовете си с детектори за въглероден окис, за да избегнем трагични инциденти. Внимаваме да не пускаме автомобили на празен ход в затворени пространства. И все пак страховитият газ се произвежда от собствените ни тела, макар и в малки количества, и може да бъде ключов антидот за такива съвременни заболявания като рак, възпаление и хипертония.

Подобно на много вещества, включително по-малко заплашителните примери за вода и кислород, твърде много въглероден окис е нещо лошо. Но малко може да е спасител.

„Това натъртване по кожата ви - това е доказателство за биохимичен път, в който се освобождава CO“, казва Berreau, асоцииран вицепрезидент по научните изследвания в щата Юта и професор в катедрата по химия и биохимия на USU.

Специфичните молекули на учените от USU за освобождаване на CO са уникални, тъй като предишните опити за разработване на молекули, освобождаващи въглероден окис, известни като "CORMs", са използвали металосъдържащи структури.

„Използването на метали поражда загриженост поради възможна токсичност“, казва Берро.

Разработената от USU молекула е получена от органични пигменти, наречени флавоноиди, които се срещат естествено в храни като плодове и какао.

Сред предизвикателствата при разработването на молекулите и овладяването на лечебната сила на CO е измислянето как да се достави потенциално полезният газ в безопасни, желани количества до конкретно насочени места в тялото.

„Характеристика на нашите молекули е, че те показват освобождаване на въглероден окис само когато се задействат от видима светлина“, казва Берро.

Това е "уникална и вълнуваща" част от усилията на USU, казва Бенингхоф, доцент в катедрата по животни, млечни продукти и ветеринарни науки и училище по ветеринарна медицина на USU. „Нашите органични photoCORM базирани на флавоноиди са проследими, насочени и задействани.“

Докторантите Попова и Соболева се задълбочават в това, което се случва на клетъчно и молекулярно ниво, тъй като CO се отделя и дифузира в клетките.

Използвайки флуоресцентна микроскопия, Попова, водещ автор на статията на JACS, демонстрира целенасочено доставяне на CO чрез photoCORM до ракови клетки, както и способността на photoCORM да произвежда значителни противовъзпалителни ефекти.

"Ние усъвършенстваме нашата молекулярна структура, за да дадем възможност за по-добър контрол на отделянето на CO, за да се получат по-целенасочени и прецизни биологични ефекти", казва тя.

Соболева, научен сътрудник на президента на USU и водещ автор на статията за химическа биология на ACS, разследва поведението на photoCORM на митохондриално ниво. Неотдавна е получател на конкурентна стипендия на Американската здравна асоциация, която ще й позволи да проучи по-нататък използването на photoCORMs за борба с възпалението, съвременен бич за общественото здраве, свързан с широк спектър от хронични заболявания, включително сърдечни заболявания и диабет.

„Нашето сътрудничество в различни дисциплини ни позволи да постигнем много повече, отколкото бихме могли да имаме в собствената си лаборатория“, казва Берро, който притежава патента на разработения от USU photoCORM. "Ето защо сътрудничеството е от значение. Ние предлагаме допълнителни експертни познания за разработване на CO-освобождаващи молекули за потенциални терапевтични приложения."