太赫兹辐射是否能够通过能量波传播进入生物组织？

据麦姆斯咨询报道，日本理化研究所（RIKEN）高级光子学中心的研究人员及其合作者发现，与传统认知相左，太赫兹辐射可在不杀死细胞的情况下破坏活细胞中的蛋白质。这一发现表明，长期以来被认为不实用的太赫兹辐射，将有望通过操纵细胞功能来治疗癌症等应用，当然，还需要考虑其中存在的安全性问题。

太赫兹辐射是电磁波谱中微波与红外辐射之间的部分，由于迄今为止还缺乏有效控制操纵太赫兹辐射的技术，因此通常被称为“太赫兹间隙”。因为太赫兹辐射可被液体阻挡，并且是非电离的，这就意味着它不会像X射线那样对DNA造成损害，因而正逐步被用于机场行李检查等领域。太赫兹通常被认为用于生物组织是安全的，尽管近期一些研究发现它可能对DNA有直接影响，但它几乎没有真正渗透进入组织的能力，这意味着其影响只会发生在组织的表皮细胞。

然而，目前尚未探索的问题是，太赫兹辐射是否能够通过能量波传播进入生物组织，甚至在太赫兹辐射已被阻挡后影响生物组织。RIKEN高级光子学中心的研究团队最近发现，光冷能量能以“冲击波”的形式进入水中。考虑到这一点，该研究团队决定弄清楚太赫兹光是否也会对生物组织产生类似的影响。

研究人员选择使用一种叫做肌动蛋白的蛋白质进行研究，肌动蛋白是为活细胞提供结构的关键元素。该蛋白质以（G）-肌动蛋白和（F）-肌动蛋白两种构象存在，这两种构象具有不同的结构和功能，而（F）-肌动蛋白是由蛋白质聚合物链组成的纤维。（（G）-肌动蛋白是一条多肽链构成的哑铃型分子，即为肌动蛋白单体，又称球状肌动蛋白；（F）-肌动蛋白是肌动蛋白多聚体形成的肌动蛋白丝，即为肌动蛋白多聚体，又称纤维状肌动蛋白。）利用荧光显微镜，研究人员观察了太赫兹辐射对肌动蛋白水溶液中链生长的影响，并发现太赫兹辐射会导致蛋白纤维的减少。换句话说，太赫兹光以某种方式阻止了（G）-肌动蛋白形成链并转化为（F）-肌动蛋白。研究人员也考虑到可能是温度上升造成了这种变化，但研究显示1.4摄氏度左右的小幅温度上升并不足以造成这种变化，由此得出结论，这种变化很可能是由冲击波引起的。

左图为未经处理溶液中的蛋白纤维，右图为经过太赫兹辐射处理的溶液中的蛋白纤维。（图片来源：RIKEN）

为了进一步验证这一假设，研究人员在活细胞中进行了实验，发现太赫兹辐射作用于细胞中就像作用于溶液中一样，肌动蛋白纤维的形成会被破坏。然而，并没有迹象表明太赫兹辐射可导致细胞死亡。太赫兹辐射对肌动蛋白纤维的破坏显示了太赫兹光控制细胞功能的潜力，因此，太赫兹诱发的冲击波有望提供精准、无化学物质的癌症治疗方法。

该研究于2020年6月2日发表在Scientific Reports上，论文链接为：https://www.nature.com/articles/s41598-020-65955-5。论文的第一作者Shota Yamazaki表示：“太赫兹辐射可在不杀死细胞本身的情况下对细胞内蛋白质产生影响，这对我们来说是非常有意义的。我们将有希望寻找太赫兹辐射在癌症及其他疾病方面的潜在应用。”

研究团队负责人Chiko Otani认为：“太赫兹辐射如今已有各种各样的应用，充分了解它对生物组织的影响是非常重要的，我们既要评估使用太赫兹辐射的风险，也要积极寻找潜在的应用。”
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