一种常见的热带植物中提取出一种非侵入性癌症治疗新方法

与牺牲健康细胞为代价的传统治疗方法相比，从夏威夷本土花卉蜘蛛百合中提取的一种化合物Pancratistatin可以杀死癌症并保持健康细胞的完整。直到最近，Pancratistatin的工作原理一直困扰着科学家，使潜在的发展希望变得渺茫。现在，在美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)进行中子实验后，温莎大学的学生们对pancratistatin的机理有了基本的了解，这可能为改善这种致命疾病的治疗方法打开新的大门。

　　

   

   

左起为Isabelle Dib, Dominik Dziura, Stuart Castillo 和Maksymilian Dziura在ORNL的中子自旋回波光谱仪上。他们的工作推动了自然癌症治疗的研究。

图源:Genevieve Martin/ORNL，美国能源部

美国能源部橡树岭国家实验室的一种科学仪器可以帮助从一种常见的热带植物中提取出一种非侵入性癌症治疗方法。

Pancratistatin是一种在夏威夷本土花蜘蛛百合中发现的化合物。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。

直到最近，Pancratistatin的工作原理一直让科学家们感到困惑，使潜在新疗法的希望变得渺茫。但在ORNL进行中子实验后，温莎大学的学生们对pancratistatin的机理有了基本的了解，这可能为大大改善癌症治疗打开新的大门。

领导这项研究的温莎大学博士候选人Stuart Castillo说:“通过在实验室里对细胞提取物进行实验，我们在之前工作的基础上，获得了关于Pancratistatin的更详细的图像。我们希望创造一种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这项研究所需测量的中子束流线之一。中子自旋回波仪器允许学生们同时测量以埃和微秒为单位的细胞动力学。1埃等于100亿分之一米。一微秒等于百万分之一秒。

癌症肿瘤始于细胞的过度生长，这一过程始于线粒体，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，导致细胞过度繁殖。

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成功地引发了癌变的睾丸、乳腺、肝脏、胰腺和神经细胞的凋亡或细胞死亡。从那时起，研究一直局限在合成膜的实验上，直到人们对这种自然疗法有了更多的了解。用合成材料进行实验，可以让研究人员在没有生命系统带来的变量的情况下，建立对特定变化的理解。

温莎大学研究生研究员Maksymilian Dziura说，“关于使用合成膜，我们要说的是，它永远不会100%代表细胞，也永远不会。整个科学界最终都希望从这种基本的合成模型过渡到更现实的细胞模型，我们想用活细胞来了解细胞，但实现这一目标并不容易。在我们慢慢过渡到使用更现实的系统之前，我们需要充分了解情况。”

SNS及其姊妹设施高通量同位素反应堆(High Flux Isotope Reactor)为研究人员在原子尺度上观察和测量材料提供了必要的工具。中子特别适合于研究生物膜，因为中子可以穿过脆弱的生物材料而不损坏它们。在来到ORNL之前，学生们证明了Pancratistatin以一种触发细胞凋亡的方式硬化了合成的线粒体膜，为与细胞合作提供了基础。

学生们使用SNS的中子自旋回波光谱仪来比较Pancratistatin如何影响癌细胞和非癌细胞中线粒体膜的内层和外层。

“我们正在特别研究膜的硬度、厚度以及这些分子在彼此之间的行为。”“我们的想法是，健康的细胞膜会很灵活，像它应该做的那样移动，与其他受体和细胞膜结合，允许细胞之间的交流，不像癌变的细胞膜。”

“我们对癌症知之甚少。”“我们还没有真正研究癌性和非癌性细胞膜之间的区别。这是一种新方法。”

该团队还使用了ORNL的Shull Wollan中心和纳米材料科学中心的实验室来开发和制备他们的样品。两者都离社交网络很近。这些资源的接近使团队能够在短短几周内完成研究，否则他们可能需要几个月或更长时间。

Castillo说:“我们拥有SNS、Shull Wollan中心和CNMS，这对我们进行实验和分析数据来说是完美的。”“这是一个整体。”

这项研究得到了田纳西大学Shull Wollan中心的支持，该中心位于ORNL。