A Lighter Approach to Cancer Treatment

A combination of precision chemistry and laser light offers hope for safer cancer therapy

Although radiotherapy and chemo- therapy are powerful tools to treat cancer, they also cause major side effects by damaging or killing healthy cells as well as cancerous ones. At Kuwait University, Saad Makhseed is working on a technique that promises to kill cancer cells while leaving their healthy neighbors unharmed.
ويعتمد النهج، المعروف باسم العلاج الضوئي الديناميكي Photodynamic therapy (اختصاراً: العلاج PDT) على مزيج من ثلاثة مكونات – الأكسجين والضوء وجُزيء يُعرف باسم المُحسِّس الضوئي Photosensitizer – وكل منها غير ضار بمفرده، لكن بإمكانها أن تقتل الخلية إذا جُمعت معاً بطريقة صحيحة.
When a photosensitizer is illuminated by the correct wavelength, it reacts with nearby oxygen to transform it into a more reactive form known as singlet oxygen. These highly reactive oxygen molecules are toxic to cells, damaging their components and eventually causing them to die. By ensuring that the photosensitizer is only taken up by cancer cells and illuminating them as precisely as possible, clinicians can provide PDT to treat cancer without damaging any healthy tissue.
يهتم مخصيد، المتخصص في الكيمياء ، بدراسة الجزيئات المعروفة باسم الفثالوسيانين Phthalocyanines (اختصاراً: جزيئات Pcs) في محاولة لتحسين أدائها كمحفِّزات Catalysts . أثناء قراءته عن هذه الجزيئات اكتشف أنها تُستخدم في العلاج PDT. وقال: “يستهويني الطب، لذلك بدأت في قراءة المزيد عن هذا النهج البحثي والصعوبات والتحديات، وأنواع الخصائص اللازمة لاستخدام هذه الجزيئات في العلاج الضوئي الديناميكي”.

Refining Pcs for target treatment
In principle, Pcs are quite efficient at producing singlet oxygen, but a few drawbacks limited their use in practice. The first challenge is that Pc molecules aren’t soluble in water and so tend to clump together, forming aggregates that no longer react with oxygen.
To overcome this, Makhseed designed and synthesized Pcs with bulky attachments above and below them, like two donuts sandwiching the Pc core. By using charged attachments, he hoped to prevent the molecule from aggregating.
تواصل مخصيد مع بيتر زيمشك Petr zimčík من جامعة تشارلز Charles University في جمهورية التشيك لمساعدته على تحليل الجزيئات الجديدة. وقال زيمشك: “كانت لدينا بعض المرافق التي لم تتوفر لدى مخصيد في ذلك الوقت، لذلك تمكنا من تقييم الخصائص الفيزيائية-الضوئية للمركب”. وأضاف: “لقد أعاقت التعديلات المُدخلة تماماً عملية التكتل، وهو أمر مهم حقاً في هذا المجال. لقد حظيت هذه الجزيئات بإعجابنا حقاً”.
In continuing collaboration with Zimcík, Makhseed has refined the Pc design even further. The latest iteration replaces the zinc at the core of Pcs with indium, making them even more efficient at producing singlet oxygen.
The second major challenge is to ensure that Pcs are only taken up by cancer cells. This is accomplished by attaching specific functional groups to the Pcs to make them more attractive to cancer cells. For example, because cancer cells divide rapidly, they have higher metabolic rates than normal cells, so affixing a Pc to a sugar molecule would make it more likely to be taken up by a cancer cell.
Synthesizing large, complex molecules is no easy task. Thanks to funding from KFAS, Makhseed now has the facilities to test the photo- physical properties of the molecules he develops, but he still needs to send them to Zimcík and other collaborators for testing in cell cultures, and, eventually, in animal models.
تغلب مخصيد مؤخراً على التحدي المتمثل في تطوير تقنيات التوليف المتكررة. وقال: “لقد طورنا لبنة ذات وظائف معينة تسمح لنا بربط أي شيء نريده بالفثالوسيانين”. وباستخدام هذه التقنية، يمكنه إنتاج الجزيئات Pcs بملحقات إضافية مختلفة لاستهداف الخلايا السرطانية، سواء من الكربوهيدرات أم الأحماض الأمينية أم الدهون، على سبيل المثال. وقال مخصيد إنه “باستخدام المعلومات المتوفرة من الأبحاث الحيوية، ينبغي أن نكون قادرين على تصميم جزيئات تنتقيها الخلايا السرطانية وتحبذها إلى حد كبير”.
سجل مخصيد براءة اختراع لهذه الجزيئات وتقنية تركيبها الجديدة، وهو يعلق آمالاً كبيرة عليها. وقال: “إن هذه التقنيات لن تفيد المجتمع الكويتي فحسب، وإنما منطقة الخليج وحتى العالم بأسره”. وأضاف إن “هذا النوع من العلاج لا ينطوي على إجراءات باضعة، لذلك يمكن إجراؤه كلما دعت الحاجة. يمكن أن يكون انتقائياً جداً، لذلك لا يسبب آثاراً جانبية لدى المرضى، وليست هناك حاجة لإجراء عملية جراحية”.
يخطط زيمشك لإدراج جزيئات مخصيد في مشروع عالمي لاختبار فعالية الجزيئات المختلفة من Pcs. وإلى جانب المركبات التي ركّبها مخصيد، يجمع زيمشك جزيئات من مختبرات في الصين وروسيا وإسبانيا وبولندا وأماكن أخرى. وقال مخصيد: “إن التقييم البيولوجي لنشاط العلاج PDT يُجرى بشكل مختلف في كل مختبر، الأمر الذي يجعل من الصعب مقارنة النتائج. لذا، أردنا توحيد البروتوكول وجمع أفضل الجزيئات التي نُشرت ومقارنتها لمعرفة الاختلافات الموجودة بينها”.
Makhseed’s new technique for tweaking the structure of phthalocyanines also opens up the possibility of customizing them for use as catalysts, bringing him full circle. In addition to the PDT work, he’s developing Pcs customized to absorb carbon dioxide or purify water and is also starting a collaboration with a lab at Durham University in the UK to develop organic light-emitting diodes.
وقال مخصيد إن “المعرفة التي نكتسبها مهمة جداً بالنسبة للكويت. يعطينا هذا البحث معلومات جديدة ويساعدنا على تطوير جزيئات مثلى بسرعة أكبر. وأعمل على بناء علاقات تعاون مع جهات خارجية وإعادة تلك المعرفة إلى الكويت”.
يأمل مخصيد أن يتطور عمله إلى إنتاج علاج فعال للسرطان وأن يصبح متاحاً للجميع. وقال: “ما لدينا الآن يمكن استخدامه كدواء في المستقبل إذا ساعدنا الممولون في العثور على الفرق البحثية المناسبة وإعداد تجارب إكلينيكية. أرغب في أن أكون جزءاً من مجال نساعد من خلاله الأشخاص على الحصول على العلاج، بل وحتى على الشفاء التام”.

Exit mobile version