توضیح چگونگی اثر یک داروی ضد سرطان با استفاده از نانوانبرک های مغناطیسی

گروهی تحقیقاتی به سرپرستی ماری-آن جورنستی از بیمارستان تحقیقی کودکان سنت‌جود، و نینک دکر از دانشگاه صنعتی دلفت، با استفاده از نانو انبرک‌های مغناطیسی نشان دادند که چگونه یک داروی ضد سرطان از دسته camptothesinها به نام توپوتکان، سلول‌های سرطانی را به‌وسیله مهار آنزیم توپوایزومرازI ) (TOP&#921 (که مسئول بازکردن پیچ و تاب‌های زنجیرهDNA است) می‌کشد.

گروهی تحقیقاتی به سرپرستی ماری-آن جورنستی از بیمارستان تحقیقی کودکان سنت‌جود،
و نینک دکر از دانشگاه صنعتی دلفت، با استفاده از نانو انبرک‌های مغناطیسی
نشان دادند که چگونه یک داروی ضد سرطان از دسته camptothesinها به نام
توپوتکان، سلول‌های سرطانی را به‌وسیله مهار آنزیم توپوایزومراز (TOPΙ)I (که
مسئول بازکردن پیچ و تاب‌های زنجیرهDNA است) می‌کشد.

آنان دریافتند که در نتیجه مهار این آنزیم پیچ‌های محکمی به نام سوپرکویل‌ها
در زنجیره DNA به‌وجودمی‌آید و زنجیره را در آن محل قفل می‌نماید. درست
همان‌گونه که پیچ و تاب‌های یک سیم تلفن قدیمی به هم قفل می شوند.

بر پایه این مشاهده‌ها، محققان نظریه سوپرکویل را درخصوص نحوه کشته شدن
سلول‌ها توسط این دارو ارائه دادند و سپس نظریه خود را بر روی سلول های
مخمر آزمایش نمودند.

آنان نتیجه گرفتند که تراکم سوپرکویل‌ها در زنجیره DNA عامل مرگ سلول است،
زیرا موجب می‌شود که سلول نتواند در هنگام تقسیم سلولی، دو رشتهDNA را به‌منظور
دوبرابر کردن تعداد کروموزوم‌ها- که برای انجام تقسیم لازمند- از هم جدا
کند. این یافته علمی با ایجاد نگرش جدیدی نسبت به نحوه عمل این داروها، می‌تواند
به اصلاح ساختار آنها به‌منظور بهتر اثر کردنشان در بیماران کمک نماید.

این برای نخستین بار بود که عرضه یک نظریه علمی و آزمایش‌های بعدی آن بر
روی یک ارگانیسم زنده به کمک ابزارهای مبتنی بر فناوری نانو صورت گرفت.

شیوه کار بدین صورت بود که آنان یک انتهای زنجیره مولکول DNA را با اتصال
به نانوانبرک‌های مغناطیسی در معرض یک میدان مغناطیسی قرار داده و انتهای
دیگر آن را با اتصال به یک سطح شیشه‌ای در برابر این میدان محافظت نمودند.

سپس آهنربای ریزی را در بالای این میدان چرخاندند، در نتیجه این عمل جهت
میدان مغناطیسی که زنجیره DNA در آن قرار داشت نیز چرخید و DNA به‌صورت
سوپرکویل پیچ‌ خورده و طول آن به یک هفتم طول اصلی‌اش رسید.

با افزوده شدن آنزیم TOPΙ ، طول زنجیره DNA طبق نظریه مذکور با بازشدن
سوپرکویل ها و کاسته شدن از تنش ایجاد شده در زنجیره DNA، به حالت اول باز
گشت، در‌حالی‌که با وجود داروی توپوتکان سرعت آنزیم TOPΙ در باز کردن
سوپرکویل‌های زنجیره DNA، ۲۰برابر کاهش می‌یابد. نکته جالب توجه این است که
داروی توپوتکان سرعت بازشدن سوپرکویل‌های مثبت را نسبت به سوپرکویل‌های
منفی بیشتر کاهش می دهد.