Von allen verschiedenen Krebsbehandlungen kann die photodynamische Therapie, bei der Licht zur Abtötung von Krebszellen verwendet wird, eine der seltsamsten Nebenwirkungen haben: Patienten sehen im Dunkeln oft besser.
Jetzt haben Forscher herausgefunden, warum dies geschieht: Rhodopsin, ein lichtempfindliches Protein in der Netzhaut in unseren Augen, interagiert mit einer Verbindung namens Chlorin e6, einem kritischen Bestandteil dieser Art der Krebsbehandlung.
Die Arbeit basiert auf dem, was Wissenschaftler bereits über die organische Verbindung der Netzhaut wissen, die sich im Auge befindet und normalerweise unempfindlich gegenüber Infrarotlicht ist.
Durch sichtbares Licht, das in das Auge eintritt, trennt sich die Netzhaut vom Rhodopsin – dies wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das das Gehirn interpretieren kann. Obwohl wir nachts nicht viel sichtbares Licht haben, stellt sich heraus, dass dieser Mechanismus auch durch eine andere Kombination von Licht und Chemie verursacht werden kann.
Bei Infrarotlicht und bei Chlorinjektion verändert sich die Netzhaut auf die gleiche Weise wie bei sichtbarem Licht.
“Dies erklärt die verbesserte Sehschärfe bei Nacht”, sagte der Chemiker Antonio Monari von der Universität Lothringen in Frankreich, Laure Caillos von CNRS.
„Wir wussten jedoch nicht genau, wie Rhodopsin und seine aktive Netzhautgruppe mit Chlor interagieren. Diesen Mechanismus konnten wir mithilfe molekularer Modellierung herausfinden. '
Zusammen mit einigen chemischen Berechnungen auf hoher Ebene verwendete das Team molekulare Modelle, um einzelne Atome (hinsichtlich ihrer jeweiligen Anziehung oder Abstoßung) zu bewegen und chemische Bindungen aufzubrechen oder herzustellen.
Die Simulation lief monatelang – und führte Millionen von Berechnungen durch -, bevor sie die durch Infrarotstrahlung verursachte chemische Reaktion genau simulieren konnte. Im wirklichen Leben wird die Reaktion in nur Nanosekunden stattfinden.
“Für unsere Simulation haben wir ein virtuelles Rhodopsin-Protein, das in seine Lipidmembran eingefügt wurde, in Kontakt mit einigen Chlor-e6-Molekülen und Wasser oder Zehntausenden von Atomen gebracht”, sagte Monari gegenüber CNRS.
Da Chlorin e6 Infrarotstrahlung absorbiert, interagiert es mit Sauerstoff im Gewebe des Auges und wandelt ihn in hochreaktiven Singulettsauerstoff um. Singulettsauerstoff zerstört nicht nur Krebszellen, sondern kann auch mit der Netzhaut reagieren und eine Erhöhung der Nachtsicht stimulieren.
Wissenschaftler kennen jetzt die Chemie hinter dieser seltsamen Nebenwirkung und können möglicherweise die Wahrscheinlichkeit begrenzen, dass dies bei Patienten geschieht, die sich einer photodynamischen Therapie unterziehen und berichten, dass sie Silhouetten und Umrisse im Dunkeln sehen.
In Zukunft kann diese chemische Reaktion sogar zur Behandlung bestimmter Arten von Blindheit oder Überempfindlichkeit gegen Licht eingesetzt werden, obwohl es absolut nicht ratsam ist, Chlorin e6 zur Bereitstellung übermenschlicher Nachtsicht zu verwenden.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Physical Chemistry Letters veröffentlicht.
Quellen: Foto: Antonio Monari
