Menjengkelkan tonjolan dari kabel telepon overwound yang mempersingkat dan membatasi jangkauan gerak membantu pemanggil menjelaskan mengapa obat yang disebut camptothecins sangat efektif dalam membunuh sel kanker, menurut peneliti yang dipimpin oleh Mary-Ann Bjornsti, Ph.D., di St Jude Anak Research Hospital, dan Nynke Dekker, Ph.D., di Universitas Teknologi Delft.
Menggunakan pinset magnetik nano (nanotweezers), para peneliti menunjukkan bahwa obat camptothecin disebut topotecan membunuh sel kanker dengan mencegah enzim yang disebut DNA topoisomerase I dari uncoiling DNA beruntai ganda dalam sel-sel. Sebaliknya, DNA menjadi terkunci di tikungan ketat disebut superkoil, tonjolan yang keluar dari sisi molekul DNA overwound seperti tonjolan dalam sebuah kabel telepon overwound. Jika superkoil menumpuk dan bertahan ketika sel sedang mencoba untuk memisahkan kedua untai DNA untuk membuat salinan tepat dari kromosom selama pembelahan sel, sel akan mati.
Dalam pertama-of-jenisnya studi, peneliti menggunakan nanotweezers untuk memantau perubahan panjang dari molekul DNA individu yang disebabkan oleh aksi dari enzim topoisomerase tunggal saya. Mereka juga menggunakan nanotweezers untuk mempelajari bagaimana mengikat molekul topotecan tunggal DNA ini enzim-DNA kompleks mengubah uncoiling.
Berdasarkan hasil studi tersebut, para peneliti mengembangkan teori untuk menjelaskan supercoil kemampuan obat untuk membunuh sel kanker dan kemudian diuji bahwa teori dalam sel ragi. Mereka menyimpulkan bahwa akumulasi DNA supercoil membunuh sel menggunakan mekanisme biofisik baru ditemukan. Temuan mereka juga memberikan wawasan ke dalam tindakan obat yang dapat membantu para ilmuwan dalam pengembangan klinis agen ini. Karya ini muncul dalam jurnal Nature.
"Ini adalah pertama kalinya bahwa alat-alat nanoteknologi telah membantu para ilmuwan mengembangkan hipotesis biologis yang kemudian diuji oleh percobaan tindak lanjut dalam organisme hidup," kata Bjornsti, seorang anggota St Jude Departemen Farmakologi Molekuler.
Dekker dan rekan-rekannya di Universitas Teknologi Delft mengembangkan pinset magnetik untuk studi di biofisika dan disesuaikan teknik untuk studi saat ini efek dari topotecan pada topoisomerase saya bekerja sama dengan kelompok riset Bjornsti itu.