Существует множество способов лечения рака, один из них называется фотодинамической терапией (ФДТ). Этот метод основан на применении светочувствительных веществ (специалисты называют их фотосенсибилизаторами) и света определённой длины волны.
Не секрет, что многие терапии приводят к побочным эффектам, но у ФДТ имеется, пожалуй, самый необычный: пациенты часто начинают лучше видеть в темноте. Причины такого явления специалисты не знали. Недавно же группа исследователей из Франции выяснила, почему у пациентов появляется "ночное зрение".
Напомним, что человек видит благодаря набору рецепторов в сетчатке глаз: колбочкам и палочкам. Последние содержат огромное количество белка родопсина, который поглощает видимый свет благодаря активному соединению под названием ретиналь.
Видимое излучение заставляет ретиналь изменять свою химическую структуру и отделяться от белка. Такой процесс преобразует световой сигнал в электрический, после чего он может быть интерпретирован зрительной корой.
Но, как оказалось, этот же механизм может быть запущен при помощи иной комбинации света и химии.
Ранее специалисты выяснили, что при введении хлорина е6 – важнейшего компонента ФДТ – и под воздействием инфракрасного излучения ретиналь изменяется так же, как и под действием видимого света.
"Это объясняет улучшения зрения в ночное время", – объясняет химик Антонио Монари (Antonio Monari) из Университета Лотарингии в пресс-релизе Национального центра научных исследований Франции.
Между тем, продолжает учёный, мы не знали, как родопсин и его активная ретинальная группа взаимодействуют с хлорином. "Именно этот механизм нам удалось выяснить при помощи молекулярного моделирования", – отметил Монари.
Поясним, что молекулярное моделирование позволяет имитировать биохимические реакции на компьютере без использования лабораторного оборудования.
Наряду с некоторыми сложными химическими расчётами, учёные использовали молекулярное моделирование, чтобы воспроизвести движения отдельных атомов, а также разрыв или создание химических связей.
Эксперимент с компьютерными моделями обсчитывался в течение нескольких месяцев и потребовал огромного количества вычислений. В результате специалисты точно воспроизвели химическую реакцию, вызванную инфракрасным изучением. (В реальной же жизни подобный процесс занимает всего несколько наносекунд.)
"Чтобы провести наше моделирование, мы создали виртуальный белок родопсин, внедрённый в его липидную мембрану, и заставили его взаимодействовать с несколькими молекулами хлорина е6 и водой, или несколькими десятками тысяч атомов", – рассказывает Монари.
Что же происходит, когда онкопациент получает дозу фотосенсибилизатора? Хлорин е6 поглощает инфракрасное излучение и взаимодействует с кислородом в ткани глаза, превращая его в высокореактивный синглетный кислород. Этот процесс, собственно, и приводит к разрушению клеток опухоли, но, это не единственный его эффект.
Как показало молекулярное моделирование, синглетный кислород может вступать в реакцию с ретиналем и усиливать "ночное зрение".
Теперь специалисты знают механизм, который лежит в основе этого необычного побочного эффекта, а значит, могут снизить вероятность его возникновения у пациентов, которым требуется ФДТ.
По словам людей, которые столкнулись с подобным эффектом, они видели силуэты и очертания в темноте, что, конечно, малоприятно.
Также специалисты призывают людей не применять хлорин е6, чтобы получить возможность видеть в темноте.
При этом полученные данные могут быть использованы для лечения некоторых видов слепоты или сверхчувствительности к свету.
Также исследователи в очередной раз указывают на преимущества молекулярного моделирования и современных мощных компьютеров, которые помогают им улучшить понимание того или иного явления.
"Молекулярное моделирование уже используется, чтобы пролить свет на фундаментальные механизмы, например, на выявление причин, по которым некоторые повреждения ДНК восстанавливаются лучше, чем другие. Всё это позволит выбрать потенциальные терапевтические молекулы, имитируя их взаимодействие с выбранной мишенью", – заключает Монари.
Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Journal of Physical Chemistry Letters.
