中子-一种新的武器对抗癌症

癌症是一组疾病涉及异常细胞生长与潜在的入侵或扩散到身体的其他部位。癌症的发展是一个复杂的过程,否则会由于小错误在一个运转良好的网络细胞过程。因此,至关重要的是,科学家们已经清楚原子水平的生化过程以获得深入了解各种癌症的发生和发展。一种技术开始获得认可作为一个强大的工具是中子晶体学。这是因为它允许研究人员设想的原子结构蛋白质,包括氢原子的位置——几乎所有的生化反应和过程的关键球员。此外,中子不损伤样品,所以他们允许结构在室温下决定,接近生理温度。这与更常见的分析工具,如x射线,在重要的氢原子的位置通常是不可能的,和辐射损伤的数据收集是复杂问题的样本会导致结构变化。

galectin-3最近的一项研究,galectin的蛋白家族的一员,是中子结晶学的能力来提高我们理解蛋白质与各种癌症。Galectins carbohydrate-binding蛋白质附着在其他表面蛋白质通过碳水化合物。当galectin-3过表达可提高乳腺癌细胞的粘附在人体其他细胞,在肿瘤发展,表明它有作用,癌症扩散的方式通过人体的过程称为转移。

氢键的乳糖galectin-3 c端碳水化合物识别域的确定与中子晶体学。这些债券在淡蓝色虚线表示。加压舱里头

合作隆德大学(瑞典),研究使用LADI-III仪器在世界的旗舰中子设施,加压舱里头),以及中子仪器橡树岭国家实验室(ORNL)和亨氏Maier-Leibnitz协会(MLZ),专注于了解galectin-3绑定到特定的碳水化合物。使用中子结晶学,我们可以想象,第一次关键蛋白质的活性部位中的绑定交互,即氢键。这项研究的结果发表在药物化学杂志》上,是很重要的,因为如果galectin绑定到恶性肿瘤细胞是一个主要的罪魁祸首在乳腺癌的进展,这个绑定的药物作为抑制剂可以有效治疗代理。因此,知识的关键氢键相互作用为我们提供了一个更好的理解如何优化galectin-3抑制剂的设计。

直到现在,我们对绑定的理解过程是基于结构决定使用x射线晶体学,但即使最高分辨率结构(比0.1 nm)已经无法确定氢原子的位置揭示氢键相互作用决定sugar-binding如何发生。中子结晶学,另一方面,允许可视化的氢原子即使在适度的决议(约0.2海里)在室温下,所以真的是最强大的技术来揭示如此关键的交互。

最近的研究的另一个例子利用中子的力量研究蛋白激酶G II (PKG II),蛋白激酶家族。这种蛋白质,如果不激活,可以增加患胃癌的风险,所以研究人员迫切希望了解错综复杂的蛋白质与已知的活化剂,互动使药物开发者能够利用这些信息在未来癌症治疗治疗。作为全球合作发表的生物化学,晶体生长研究ORNL (Andrey Kovalevsky & Oksana Gerlits),使用PKG II蛋白质(由Choel金)贝勒大学医学院在德克萨斯州,暴露在中子在生病LADI-III beamline。结果结构成为可能观察到激活第二包裹的氢键相互作用,为酶的激活机制提供见解。结果表明,催化剂的效力取决于它能够有效地降低整体蛋白质动力学。虽然还需要进一步的研究来确定如何有效的催化剂需要绑定最强的,如果得到证实,结果将是非常重要的未来的药物开发一系列疾病,特别是考虑~ 2%的人类基因编码的蛋白激酶,超过一半的这些都与各种疾病如癌症和糖尿病。

以及描述普通的细胞过程,为了确定药物靶点,中子束是增加我们的理解越来越多的癌症药物:单克隆抗体(mab)。这些被利用与癌症以及其他疾病,由于其特定的目标的能力。他们可以被提炼,附着于特定的蛋白质目标癌变或致病细胞。尽管马伯的巨大潜力的治疗,他们可能很难操作的格式可以管理病人。高浓度的抗体需要在每个剂量是有效的,结果在一个解决方案,将粘性,因此身体是不可能的。他们倾向于聚集在一起——是它们的有效性在解决恶性肿瘤细胞,也意味着完全集中在溶液中是很难预测的。

国际合作在生病,中子研究的中心,特拉华大学和生物制药公司基因泰克,用小角中子散射(SANS)和中子旋转回声(研究)研究的结构和动力学马伯集群。中子特别有能力分析马伯的极高浓度的样品,这需要大剂量注射中形式。生病仪器提供无与伦比的高分辨率和中子强度,使得研究人员证实,不便属性马伯的解决方案来自以前忽视小的集群解决方案。分析了无是最敏感的中子能谱技术。的15旋转回声光谱仪世界领先的敏感性揭开分子水平运动和交互。因此,mab的潜力用于治疗各种癌症变得越来越可行,随着药物的管理变得更容易给病人和实践者。

图片来源:加压舱里头。 马tthew布莱克利正在 是一个研究科学家加压舱里头在格勒诺布尔(生病)。1999年从曼彻斯特大学毕业,马修完成了中子结晶学博士学位,2003年之前EMBL进行博士后研究。自2007年以来,马修一直负责LADI-III beamline生病。