美國能源部橡樹嶺國家實驗室的一種科學儀器可以幫助從一種常見的熱帶植物中提取出一種非侵入性癌癥治療方法。

Pancratistatin是一種在夏威夷本土花蜘蛛百合中發現的化合物。與傳統療法不同，它在殺死癌細胞的同時保持健康細胞的完整。

直到最近，Pancratistatin的工作原理一直讓科學家們感到困惑，使潛在新療法的希望變得渺茫。但在ORNL進行中子實驗后，溫莎大學的學生們對pancratistatin的機理有了基本的了解，這可能為大大改善癌癥治療打開新的大門。

領導這項研究的溫莎大學博士候選人Stuart Castillo說:“通過在實驗室里對細胞提取物進行實驗，我們在之前工作的基礎上，獲得了關于Pancratistatin的更詳細的圖像。我們希望創造一種不損害健康細胞的治療癌癥的新途徑。”

ORNL的散裂中子源提供了世界上為數不多的能夠進行這項研究所需測量的中子束流線之一。中子自旋回波儀器允許學生們同時測量以埃和微秒為單位的細胞動力學。1埃等于100億分之一米。一微秒等于百萬分之一秒。

癌癥腫瘤始于細胞的過度生長，這一過程始于線粒體，細胞中產生能量的部分。從理論上講，癌細胞會吸收大量膽固醇，使線粒體的細胞壁或細胞膜變硬，從而阻止它們與細胞其他部分的交流。然后，線粒體失控，導致細胞過度繁殖。

退一步，進一大步

幾十年前，科學家們利用活細胞發現了Pancratistatin對癌癥的作用。在這些早期實驗中，Pancratistatin成功地引發了癌變的睪丸、乳腺、肝臟、胰腺和神經細胞的凋亡或細胞死亡。從那時起，研究一直局限在合成膜的實驗上，直到人們對這種自然療法有了更多的了解。用合成材料進行實驗，可以讓研究人員在沒有生命系統帶來的變量的情況下，建立對特定變化的理解。

溫莎大學研究生研究員Maksymilian Dziura說，“關于使用合成膜，我們要說的是，它永遠不會100%代表細胞，也永遠不會。整個科學界最終都希望從這種基本的合成模型過渡到更現實的細胞模型，我們想用活細胞來了解細胞，但實現這一目標并不容易。在我們慢慢過渡到使用更現實的系統之前，我們需要充分了解情況。”

SNS及其姊妹設施高通量同位素反應堆(High Flux Isotope Reactor)為研究人員在原子尺度上觀察和測量材料提供了必要的工具。中子特別適合于研究生物膜，因為中子可以穿過脆弱的生物材料而不損壞它們。在來到ORNL之前，學生們證明了Pancratistatin以一種觸發細胞凋亡的方式硬化了合成的線粒體膜，為與細胞合作提供了基礎。

學生們使用SNS的中子自旋回波光譜儀來比較Pancratistatin如何影響癌細胞和非癌細胞中線粒體膜的內層和外層。

“我們正在特別研究膜的硬度、厚度以及這些分子在彼此之間的行為。”“我們的想法是，健康的細胞膜會很靈活，像它應該做的那樣移動，與其他受體和細胞膜結合，允許細胞之間的交流，不像癌變的細胞膜。”

“我們對癌癥知之甚少。”“我們還沒有真正研究癌性和非癌性細胞膜之間的區別。這是一種新方法。”

該團隊還使用了ORNL的Shull Wollan中心和納米材料科學中心的實驗室來開發和制備他們的樣品。兩者都離社交網絡很近。這些資源的接近使團隊能夠在短短幾周內完成研究，否則他們可能需要幾個月或更長時間。

Castillo說:“我們擁有SNS、Shull Wollan中心和CNMS，這對我們進行實驗和分析數據來說是完美的。”“這是一個整體。”

這項研究得到了田納西大學Shull Wollan中心的支持，該中心位于ORNL。