در بین انواع مختلف درمان سرطان، فوتودینامیک تراپی (photodynamic therapy)، می‌تواند یکی از عجیب‌ترین عوارض جانبی را ایجاد کند: قوی‌تر شدن بینایی فرد بیمار در تاریکی! فوتودینامیک تراپی، نوعی روش درمان سرطان است که در آن از نور برای از بین بردن سلول‌های بدخیم استفاده می‌گردد.
حالا دانشمندان کشف کرده‌اند که چرا چنین اتفاقی می‌افتد و چرا دید بیمارانی که تحت این درمان قرار گرفته‌اند در تاریکی افزایش می‌یابد: علت آن این است که رودوپسین (rhodopsin) که یک پروتئین حساس‌به‌نور در شبکیه چشم ماست، با یک ترکیب حساس‌به‌نور دیگر به نام کلرین e6 واکنش می‌دهد.
این کشف، بر پایه دانسته‌های قبلی دانشمندان درباره ترکیب ارگانیکی رتینال (retinal) که در داخل چشم وجود دارد و معمولا به نور مادون‌قرمز حساس نیست، صورت گرفته است.
در پروسه معمولی دیدن، نور مرئی، رتینال را تحریک می‌کند تا از رودوپسین جدا شود. این مکانیسم، تبدیل به سیگنال الکتریکی می‌شود که مغز ما برای دیدن اشیا تفسیر می‌کند. با اینکه ما در هنگام شب نور مرئی زیادی را نمی‌بینیم، اما مشخص شد که این مکانیسم می‌تواند با ترکیب دیگری از نور و ماده شیمیایی هم تحریک گردد. دانشمندان متوجه شدند که رتینال، تحت نور مادون‌قرمز و با تزریق کلرین، به همان ترتیب که تحت نور مرئی است ترکیب می‌شود.
Antonio Monari، شیمیدان از دانشگاه Lorraine در فرانسه می‌گوید: این همان مکانیسمی است که افزایش قدرت بینایی بیمار در طول شب را توضیح می‌دهد. با این‌حال، ما دقیقا نمی‌دانستیم که رودوپسین و گروه رتینال آن، چگونه با کلرین واکنش می‌دهند. اما حالا با استفاده از شبیه‌سازی مولکولی موفق به توضیح آن شده‌ایم.
تیم تحقیق، در کنار انجام محاسبات شیمیایی، از یک شبیه‌سازی مولکولی هم برای مدل کردن حرکات اتم‌های منفرد و نحوه شکست و ایجاد پیوندهای شیمیایی استفاده کردند.
این شبیه‌سازی، تا قبل از آنکه بتواند به‌طور دقیق واکنش‌های شیمیایی ایجادشده توسط تابش مادون قرمز را مدل‌سازی کند، برای چندین ماه اجرا گردید. در شرایط واقعی، این واکنش‌ها در عرض چند نانوثانیه اتفاق می‌افتند. Monari می‌گوید: ما برای شبیه‌سازی‌مان، یک پروتئین رودوپسین مجازی را در تماس با چندین مولکول کلرین e6 و آب قرار دادیم.
شبیه‌سازی مولکولی نشان داد که کلروین e6 با جذب نور مادون‌قرمز، با اکسیژن موجود در بافت چشم واکنش می‌دهد و آن را تبدیل به یک تک اتم اکسیژن فوق‌العاده واکنشی می‌کند. این تک اتم اکسیژن، علاوه بر نابودی سلول‌های سرطانی می‌تواند با رتینال هم واکنش دهد و باعث افزایش قدرت دید در شب شود.
حالا که دانشمندان پروسه شیمیایی به‌وجودآورنده این عارضه جانبی عجیب را می‌دانند، شاید بتوانند جلوی اتفاق افتادن آن در بیماران تحت فوتودینامیک تراپی را بگیرند.
ضمن اینکه، با کنترل این واکنش‌های شیمیایی شاید حتی بتوان درمانی برای انواع خاصی از کوری‌ها یا حساسیت‌های بیش‌ازاندازه به نور هم پیدا کرد. هرچند که ما مطلقا توصیه نمی‌کنیم که کسی کلرین e6 را برای داشتن دید قوی در شب امتحان کند.
این مطالعه، بار دیگر مزیت‌های شبیه‌سازی مولکولی را به ما نشان می‌دهد؛ اینکه چگونه قدرتمندترین کامپیوترهای دنیا می‌توانند درک عمیقی از علم به ما بدهند.
Monari می‌گوید: شبیه‌سازی مولکولی، پیش‌ازاین، برای درک مکانیسم‌های بنیادین بدن استفاده شده است (برای مثال برای دانستن اینکه چرا برخی از آسیب‌های خاص DNA بهتر ترمیم می‌‌شوند) و می‌تواند کار انتخاب مولکول‌های درمانی مستعد را، از طریق شبیه‌سازی واکنش آن‌ها با یک هدف موردنظر، راحت‌تر سازد.
این تحقیق در مجله Journal of Physical Chemistry Letters چاپ شده است.
