Ученые Междисциплинарной научно-образовательной школы «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» МГУ разработали методику применения нового флуоресцентного зонда и выявили его преимущества. Это позволит удешевить, ускорить и сделать более информативным скрининг перспективных противораковых соединений. В качестве зонда использовали флуоресцентный краситель кумарин-30, который взаимодействует с белком тубулином, что приводит к существенному увеличению интенсивности его флуоресценции. В комбинации с методом микромасштабного термофореза – биофизической методикой, предназначенной для обнаружения взаимодействий между молекулами – кумарин-30 позволил не только определить молекулы, способные связываться с тубулином, но и разделить их на группы в зависимости от мест связывания. Согласно опубликованным результатам, это значительно упрощает выбор наиболее подходящих веществ для создания инновационных лекарств против раковых заболеваний.
Жизнедеятельность всех клеток, в том числе и раковых, напрямую связана с функционированием тубулиновых микротрубочек – белковых структур, формирующих внутриклеточный скелет. Ингибирование работы микротрубочек с помощью небольших молекул, применяемых в химиотерапии, остается одним из наиболее действенных методов противоопухолевого лечения. Тем не менее, опухолевые клетки часто приобретают устойчивость к существующим лекарствам, например, из-за мутаций в белке-мишени, что приводит к снижению эффективности связывания препарата с тубулином. В связи с этим, крайне важно непрерывно увеличивать количество химиотерапевтических средств, разрабатывая новые молекулы с разнообразными способами воздействия.
Создание подобных соединений – сложный и продолжительный процесс. Как правило, он стартует с компьютерного моделирования, включающего анализ сотен тысяч, а порой и миллионов молекул, что позволяет сократить число потенциальных кандидатов до нескольких сотен. Однако экспериментальная проверка отобранных молекул зачастую требует еще больше времени и значительных затрат. Именно эту проблему удалось в значительной степени решить благодаря новой разработке специалистов в области химии и биофизики из МГУ, созданной в рамках совместного проекта.
«Изучение показало, что распространенный краситель кумарин-30 демонстрирует выраженную и специфичную способность к связыванию с тубулином, что сопровождается значительным усилением его флуоресценции. Сочетание выдающихся характеристик этого зонда с чувствительными биофизическими методами создает предпосылки для оперативного, точного и содержательного скрининга веществ, позволяющего определять наличие и особенности их взаимодействия с тубулином. Данный зонд способен не только регистрировать взаимодействие исследуемых малых молекул с тубулином, но и определять их места связывания» , — поясняет соруководитель проекта, старший научный сотрудник кафедры биофизики физического факультета МГУ Никита Гудимчук.
Метод был протестирован на обширной группе соединений, а заявка на изобретение получила одобрение в Роспатенте. Среди первых опубликованных результатов практического применения разработанного экспресс-метода – создание новой библиотеки перспективных ингибиторов полимеризации тубулина на основе азотсодержащих гетероциклических соединений, синтезированных с использованием оригинальных методов органического синтеза под руководством ведущего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории биологически активных органических соединений химического факультета МГУ Ольги Ивановой.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ