Tác giả: Lauren Biron, Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Lawrence Berkeley, ngày 30 tháng 7, 2024
Nghiên cứu tại Phòng Thí Nghiệm Berkeley đã tiết lộ những hiểu biết mới về actinium, một nguyên tố quan trọng trong các phương pháp điều trị ung thư mới. Bằng cách nghiên cứu cấu trúc tinh thể của actinium, các nhà nghiên cứu đã phát hiện những đặc điểm độc đáo có thể nâng cao hiệu quả của phương pháp điều trị alpha nhắm mục tiêu (TAT), một phương pháp hứa hẹn trong điều trị ung thư.
Mặc dù actinium được phát hiện lần đầu vào đầu thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu vẫn chưa hiểu rõ hóa học của nguyên tố này. Actinium có sẵn chỉ với số lượng rất nhỏ và việc làm việc với vật liệu phóng xạ đòi hỏi các cơ sở đặc biệt. Để cải thiện các phương pháp điều trị ung thư mới sử dụng actinium, cần phải hiểu rõ cách nguyên tố này kết hợp với các phân tử khác.
Những Tiến Bộ Trong Nghiên Cứu Actinium
Trong một nghiên cứu mới tại Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Lawrence Berkeley, các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy tinh thể chứa actinium và nghiên cứu cấu trúc nguyên tử của hợp chất này. Mặc dù các nguyên tố thường hành xử tương tự như các đồng vị nhẹ hơn của chúng, các nhà nghiên cứu bất ngờ khi phát hiện actinium hành xử khác so với dự đoán dựa trên lanthanum.
“Chúng tôi thấy rằng việc hiểu sự phức tạp của các nguyên tố phóng xạ là cần thiết, vì việc sử dụng các nguyên tố thay thế không đủ để hiểu hóa học của chúng,” Jen Wacker, tác giả chính của bài báo công bố trên Nature Communications, cho biết.
Tiềm Năng của Actinium Trong Điều Trị Ung Thư
Một lĩnh vực quan tâm là sử dụng đồng vị actinium-225 trong phương pháp điều trị alpha nhắm mục tiêu (TAT), phương pháp này đã cho thấy triển vọng trong các thử nghiệm lâm sàng. Phương pháp TAT sử dụng các hệ thống vận chuyển sinh học như peptide hoặc kháng thể để chuyển nguyên tố phóng xạ đến vị trí ung thư. Khi actinium phân rã, nó phát ra các hạt năng lượng cao di chuyển một khoảng cách ngắn, tiêu diệt các tế bào ung thư gần đó nhưng không làm tổn thương mô khỏe mạnh xa hơn.
Kỹ Thuật Đổi Mới Trong Nghiên Cứu Actinium
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp mới để nuôi cấy tinh thể chỉ với 5 microgram actinium tinh khiết – khoảng một phần mười trọng lượng của một hạt muối, và không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Họ đã tinh chế actinium qua một quy trình lọc phức tạp, sau đó liên kết actinium với một phân tử gắn kim loại gọi là ligand và bao quanh trong một protein. Tinh thể sau đó được làm lạnh bằng nitơ lỏng và chiếu X-quang tại Phòng Thí Nghiệm Ánh Sáng Nâng Cao (ALS) của Berkeley Lab. X-quang đã tiết lộ cấu trúc 3D của hợp chất và cho thấy cách actinium tương tác với các nguyên tử xung quanh.
Hướng Nghiên Cứu Tương Lai
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng actinium-227, đồng vị có thời gian tồn tại lâu nhất của nguyên tố này. Các nghiên cứu tương lai sẽ khám phá actinium-225 (đồng vị ưu tiên cho TAT) để tìm hiểu thêm về cách kim loại kết hợp. Các nhà nghiên cứu cũng quan tâm đến việc kết hợp actinium với các protein khác để hiểu thêm về các cấu trúc mà nó hình thành.
Chú thích:
- Đồng vị: Các dạng khác nhau của cùng một nguyên tố hóa học, có số neutron khác nhau.
- Phương pháp điều trị alpha nhắm mục tiêu (TAT): Một phương pháp điều trị ung thư sử dụng các nguyên tố phóng xạ để tiêu diệt tế bào ung thư cụ thể mà không làm tổn thương các mô lành xung quanh.
Tài liệu tham khảo: “Actinium chelation and crystallization in a macromolecular scaffold” by Jennifer N. Wacker, Joshua J. Woods, Peter B. Rupert, Appie Peterson, Marc Allaire, Wayne W. Lukens, Alyssa N. Gaiser, Stefan G. Minasian, Roland K. Strong and Rebecca J. Abergel, 15 July 2024, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-024-50017-5