Molecula sensibilă la lumină permite controlul reversibil al mortii celulare utilizând lumina vizibilă și UV
Un consorțiu de cercetare, condus de Profesorul Ryu Ja-Hyoung din cadrul Departamentului de Chimie al Ulsan National Institute of Science and Technology, a realizat un salt revoluționar în biotehnologie prin dezvoltarea unei molecule foto-reactive numită Mito-AZB. Acesta are capacitatea de a controla procesul de moarte celulară prin asamblare și dezintegrare, activată de lumina vizibilă (la 450 nm) și lumina ultravioletă (la 350 nm). Această inovație nu doar că poate conduce la tratamente mai eficiente pentru cancerele superficiale, cum ar fi cancerul de piele, ci oferă și un instrument valoros pentru investigațiile fundamentale din biologie.
Mita-AZB își concentrează efectul asupra mitocondriilor din celule, exercitând stres mecanic controlat asupra membranei mitocondriale, prin cicluri repetate de asamblare și dezintegrare. Când această moleculă este expusă la lumină vizibilă, se transformă într-o structură fibrosă robustă, impunând o presiune fizică asupra membranei mitocondriale. Ulterior, utilizarea luminii ultraviolete duce la dezintegrarea acestor fibre, provocând daune semnificative membranei mitocondriale, și facilitând astfel eliberarea unor factori pro-apoptozici în citoplasmă, inițializând procesul de apoptoză, forma programată de moarte celulară.
Experimentele realizate de echipa de cercetare au demonstrat că, în urma tratamentului cu Mito-AZB și a expunerii alternative la lumina UV și cea vizibilă, potențialul membranei mitocondriale a scăzut drastic, iar nivelurile speciilor reactive de oxigen, precum și a proteinelor asociate apoptozei, au crescut semnificativ în interiorul celulelor. Utilizarea microscopiei fluorescente a confirmat acumularea moleculelor în jurul mitocondriilor, validând astfel acțiunea țintită a acestora.
Dezvoltarea Mito-AZB a implicat integrarea a trei componente esențiale: un moiety de țintire care orientează molecula către mitocondrii, o unitate de azobenzen care se transformă reversibil la iradierea cu lumină, și un colorant fluorescent, pentru a permite vizualizarea în timp real sub microscopie. Prin înlocuirea componentelor destinate mitocondriilor cu molecule specifice altor organite, echipa a demonstrat versatilitatea acestui sistem, având capacitatea de a targeta lysosomii și reticulul endoplasmatic.
Profesorul Ryu a declarat că „această cercetare demonstrează că stimulii externi de lumină pot manipula cu precizie stările de asamblare moleculară din interiorul celulelor și pot modula răspunsurile celulare în consecință”. Această tehnologie promite nu doar tratamente inovatoare pentru cancerele superficiale, dar și un instrument molecular puternic pentru cercetări fundamentale, oferind posibilitatea de a inhiba sau activa temporar funcțiile organitelor celulare, avansând astfel înțelegerea mecanismelor celulare.
Referințe: Sangpil Kim et al, „Photoregulated Assembly–Disassembly Dynamics of Interfering with Organelle Membrane Integrity”, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c04030.
