Uma imagem microscópica de células de câncer de pulmão humano, em que a molécula desenvolvida pela Universidade Estadual de Utah transportando monóxido de carbono é mostrada para atingir mitocôndrias, conforme revelado pela cor verde-amarelada brilhante. Crédito:Utah State University
Cerca de quatro anos atrás, A química da Universidade Estadual de Utah, Lisa Berreau, fez uma pergunta a Abby Benninghoff, colega e toxicologista da USU.
"Meus alunos e eu desenvolvemos uma nova molécula de flavonóide que pode liberar monóxido de carbono, "Berreau lembra." E estávamos procurando uma resposta para a pergunta, 'Poderia matar células cancerosas?' "
A resposta curta de Benninghoff? sim. Mas, como em muitas pesquisas científicas, a questão levantou mais questões e iniciou um esforço interdisciplinar para explorar as nuances da liberação controlada de monóxido de carbono nas células.
Berreau e Benninghoff, junto com seus alunos Marina Popova, Tatiana Soboleva, Hector Esquer e Stacey Anderson, bem como o colega Suliman Ayad da Florida State University, estão ganhando atenção internacional com suas descobertas. A equipe publicou recentemente os resultados de seus estudos no jornal American Chemical Society Biologia Química E no Jornal da American Chemical Society .
A pesquisa da equipe é apoiada pelo National Institutes of Health, a Estação Experimental de Utah e o Escritório de Pesquisa e Estudos de Pós-Graduação da USU.
Liberando monóxido de carbono, também conhecido como CO, provavelmente soa um pouco assustador. Afinal, equipamos nossas casas com detectores de monóxido de carbono para evitar acidentes trágicos. Tomamos cuidado para não deixar os carros parados em espaços fechados. Ainda, o temível gás é produzido por nossos próprios corpos, embora em pequenas quantidades, e pode ser um antídoto chave para doenças modernas como o câncer, inflamação e hipertensão.
Como muitas substâncias, incluindo os exemplos menos ameaçadores de água e oxigênio, muito monóxido de carbono é uma coisa ruim. Mas um pouco pode ser um salva-vidas.
"Esse hematoma em sua pele - isso é evidência de uma via bioquímica, onde CO está sendo liberado, "diz Berreau, vice-presidente associado de pesquisa do estado de Utah e professor do Departamento de Química e Bioquímica da USU.
As moléculas específicas dos cientistas da USU para a liberação de CO são únicas, nas tentativas anteriores de desenvolver moléculas de liberação de monóxido de carbono, conhecido como "CORMs, "usaram estruturas contendo metal.
Da esquerda, Abby Benninghoff, cientistas da Utah State University, Tatiana Soboleva, Marina Popova e Lisa Berreau estão desenvolvendo moléculas para fornecer quantidades controladas de monóxido de carbono a alvos dentro do corpo humano. Crédito:Mary-Ann Muffoletto
"O uso de metais levanta preocupações devido à possível toxicidade, "Berreau diz.
A molécula desenvolvida pela USU é derivada de pigmentos orgânicos chamados flavonóides, que ocorrem naturalmente em alimentos como frutas vermelhas e cacau.
Entre os desafios de desenvolver as moléculas e aproveitar o poder de cura do CO está descobrir como fornecer o gás potencialmente benéfico com segurança, as quantidades desejadas em locais específicos do corpo.
"Uma característica de nossas moléculas é que elas exibem liberação de monóxido de carbono apenas quando acionadas pela luz visível, "Berreau diz.
Essa é uma parte "única e empolgante" dos esforços da USU, diz Benninghoff, professor associado do Departamento de Animais da USU, Laticínios e Ciências Veterinárias e Faculdade de Medicina Veterinária. "Nosso baseado em flavonóides, photoCORMs orgânicos são rastreáveis, segmentável e acionável. "
Os alunos de doutorado Popova e Soboleva estão investigando o que acontece nos níveis celular e molecular, à medida que o CO é liberado e se difunde dentro das células.
Usando microscopia de fluorescência, Popova, autor principal do JACS papel, está demonstrando a entrega de CO direcionada por photoCORMs para células cancerosas, bem como a capacidade dos fotoCORMs de produzirem efeitos antiinflamatórios significativos.
"Estamos refinando nossa estrutura molecular para permitir um melhor controle da liberação de CO para produzir efeitos biológicos mais direcionados e precisos, " ela diz.
Soboleva, um Pesquisador de Pós-Graduação Presidencial da USU e autor principal do ACS Chemical Biology papel, está investigando o comportamento do photoCORM no nível mitocondrial. Ela recebeu recentemente uma bolsa competitiva da American Health Association, o que permitirá que ela explore mais o uso dos photoCORMs para combater a inflamação, um flagelo moderno de saúde pública ligado a uma ampla gama de doenças crônicas, incluem doenças cardíacas e diabetes.
"Nossa colaboração entre as disciplinas nos permitiu alcançar muito mais do que poderíamos ter em nosso próprio laboratório, "diz Berreau, que detém a patente do photoCORM desenvolvido pela USU. "É por isso que a colaboração é importante. Estamos trazendo experiência complementar para o desenvolvimento de moléculas de liberação de CO para aplicações terapêuticas em potencial."
