Tutkijaryhmä löysi uutta tietoa säteilyn vaikutusmekanismeista soluihin
Kansainvälisessä yhteistyössä tehdyn tutkimuksen tulokset valottavat säteilyherkistäjien toimintaa ja voivat tulevaisuudessa auttaa suunnittelemaan uusia, tehokkaampia lääkkeitä.
Turun yliopiston tiedote 17.6.2016
Vaikka säteilylle herkistävien molekyylien merkitys esimerkiksi sädehoidossa on tunnettu jo kauan, vieläkään ei ole tarkkaa molekyylitason kuvausta siitä, mitä täsmälleen tapahtuu ja miten tietty säteilyherkistäjä auttaa tuhoamaan kasvainsoluja.
Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt selvittänyt, miten yksittäinen säteilyherkistäjämolekyyli reagoi säteilyyn ‒ miten molekyyli räjähtää hyvin lyhyessä ajassa ja millaisia nopeita ionifragmentteja se silloin tuottaa.
‒ Aivan perustasolla kysymys on fysiikan ja fysikaalisen kemian ilmiöistä. Tulokset valaisevat ensimmäisiä askelia reaktioketjussa, jossa syntyneet ionit ja elektronit siirtyvät tuhoamaan ympäröiviä kasvainsolun molekyylejä, kertoo tutkijaryhmän jäsen, professori Edwin Kukk Turun yliopiston materiaalitutkimuksen laboratoriosta fysiikan ja tähtitieteen laitokselta.
Nopeista ioneista koostuva ”radiation soup” herkistää säteilylle
Tutkimuksen kokeet suoritettiin Japanissa sijaitsevalla SACLA-vapaaelektronilaserilla, joka tuottaa niin voimakkaita ja lyhyitä röntgenpulsseja, että se pystyy irrottamaan monta elektronia kohdemolekyylistä muutaman femtosekunnin sisällä. Tätä seuraa molekyylin räjähdysmäinen hajoaminen.
Tutkijat onnistuivat jäljittämään 5-jodourasiilin hajoamisessa syntyneitä ioneja ja fragmentteja mittaamalla niiden nopeutta ja suuntaa. Mittauksia täydensivät teoreettiset mallinnukset, joiden avulla erilaisten molekyylien käyttäytymistä samanlaisessa tilanteessa pystytään nyt myös ennustamaan.
Tuloksista ilmeni selvästi, että säteilylle herkistävä vaikutus ei johdu ainoastaan elektroneista, joita säteily vapauttaa molekyylistä ja jotka kulkeutuvat solussa, vaan tärkeässä roolissa on myös räjähdyksessä syntyneistä nopeista ioneista koostuva ”radiation soup”.
Tutkijoiden mukaan tulokset auttavat ymmärtämään, miten säteilyherkistäjät toimivat ja toivottavasti jatkossa myös suunnittelemaan uusia, tehokkaampia lääkkeitä.
Tutkimuksessa selvisi myös, että molekyylin hajoamisen alkuvaiheessa vapaaelektronilaserin pulssin osumisen jälkeen ensin ainoastaan kevyet vetyatomit liikkuvat merkittävästi, mutta raskaampien atomien väliset sidokset venyvät alussa vain vähän.
‒ Tämä on merkittävä löydös, koska se vahvistaa, että vapaaelektronilaserin yksittäisiä pulsseja ja diffraktioon perustuvia kuvantamismenetelmiä voidaan luotettavasti käyttää biologisten makromolekyylienrakenteen tutkimuksessa, sanoo tutkimuksen pääsuunnittelija Kiyoshi Ueda Tohokun yliopistosta Japanista.
Tutkimukseen osallistui tutkijoita Japanista (Tohoku University, Kyoto University, Hiroshima University, Hiroshima Institute of Technology, Hokkaido University, RIKEN Spring-8 center, JASRI), Suomesta (Turun yliopisto), Yhdysvalloista (Kansas State University), Ranskasta (Synchrotron SOLEIL), Kiinasta (Beihang University, SARI, SINAP), Koreasta (POSTECH) ja Romaniasta (ELI-NP / IFIN-HH).
Lisätietoja:
professori Edwin Kukk, ekukk@utu.fi, p. 050 591 2271