Специалисты Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского создали комбинированную молекулу, которая, как ожидается, сможет помочь в терапии онкологических заболеваний. Под действием света новое вещество выделяет два компонента, воздействующие на опухолевые клетки различными методами. После доработки молекула может послужить основой для создания лекарственных средств, предназначенных для лечения запущенных форм рака.
В работе над исследованием участвовали специалисты из кафедры органической химии химического факультета и кафедры биофизики Института биологии и биомедицины Университета Лобачевского. Один из разработчиков молекулы, доцент кафедры органической химии ННГУ, кандидат химических наук, поделился информацией с корреспондентом «Научной России Василий Федорович Отвагин.
«В последние годы наша команда проводит исследования в области фотодинамической терапии онкологических заболеваний. Это перспективный метод, имеющий ряд достоинств, в том числе высокую избирательность. Помимо этого, в настоящее время активно изучается его способность стимулировать иммунитет у пациентов, страдающих от опухолей. Однако доступные на рынке препараты в этой области не всегда соответствуют требованиям современной медицины, так как в настоящее время акцент делается на создании максимально щадящих и при этом высокоэффективных технологий, которые позволят пациентам чувствовать себя наилучшим образом на всех этапах лечения, — пояснил В.Ф. Отвагин. — Наша задача заключается в разработке прототипа лекарственного средства, превосходящего по эффективности существующие аналоги».
Фотодинамическая терапия предполагает использование фотосенсибилизаторов, которые воздействуют на раковые клетки при облучении светом. Однако, для её эффективности необходимо наличие кислородсодержащих соединений, что ограничивает применение при лечении опухолей с недостатком кислорода.
«Опухоли часто имеют неоднородную структуру, состоящую из различных участков, и некоторые из них характеризуются недостатком кислорода, что приводит к снижению фотодинамической активности веществ. Наши разработки, возможно, помогут решить эту проблему», — сказал В.Ф. Отвагин.
Под воздействием красного света новая молекула выделяет два соединения, обладающих различными типами противоопухолевой активности, включая фотосенсибилизатор класса BODIPY и химиопрепарат кабозантиниб.
«Мы создаем комбинированные лекарственные средства, включающие две активные компоненты. Одна из них — окислитель, который вовлекается в процессы фотодинамической терапии. Кроме того, мы стремимся расширить возможности этого препарата, формируя нечто вроде многофункционального инструмента с несколькими режимами действия. Чем шире спектр возможностей, тем эффективнее, поскольку опухолевые клетки способны адаптироваться и приобретать устойчивость к определенным методам лечения», — пояснил В.Ф. Отвагин. — Таким образом, второй компонент нашей молекулы представляет собой химиотерапевтическое средство с цитостатическим действием, которое ингибирует развитие опухолевых клеток иным способом, чем фотодинамика».
Фотосенсибилизаторы класса BODIPY широко используются в качестве красителей для наблюдения за разными процессами в клетках. Исследователи из ННГУ стали одними из первых, кто показал, что их можно применять в качестве платформы для создания комбинированных расщепляемых агентов для уничтожения опухолей.
Около пяти лет назад появилась задумка о создании нового продукта — в то время ученые обратили внимание на исследование американских коллег, в котором описывались соединения, способные высвобождать другие молекулы при воздействии света.
«Под воздействием красного или зеленого света, направленного на вещество, будет происходить высвобождение препарата. По словам эксперта, данный метод отличается низкой токсичностью для организма В.Ф. Отвагин. — Мы предприняли попытку создания собственной разработки, основанной на результатах данного исследования. Безусловно, поскольку это наша первая попытка, не все получилось, однако уже сейчас достигнуты конкретные результаты. Наиболее важным является то, что нам удалось создать технологию синтеза подобных соединений».
В ходе исследований новое соединение было протестировано на различных типах раковых клеток. По словам В.Ф. Отвагина, для начала использования разработки в клинической практике необходимо решить ряд задач, в частности, уменьшить период высвобождения противоопухолевых веществ из молекулы.
«При лечении пациентов необходимо учитывать временные рамки, так как длительное облучение может спровоцировать нежелательные токсические эффекты в организме, — отметил исследователь. Для ускорения высвобождения компонентов молекулы требуется оптимизировать ее химическую структуру. В настоящее время у нас имеется база, на которой можно строить дальнейшие исследования. Мы планируем провести химическую модификацию полученной молекулы: ввести дополнительные функциональные группы или, возможно, удалить некоторые ее элементы».
Ученые опубликовали результаты своей работы в авторитетном научном издании Bioconjugate Chemistry. Проект получил поддержку Благодаря поддержке Российского научного фонда, перспективный подход способен значительно улучшить лечение сложных форм рака.
«Наша разработанная молекула представляет интерес, у нас есть возможности для дальнейшего развития, и я надеюсь на достижение положительного результата», — отметил В.Ф. Отвагин.
Наибольшие трудности при реализации проекта возникли на этапе синтеза, который занял несколько лет. «Полученные соединения часто оказывались нестабильными: они разрушались еще до начала анализа, поскольку в лабораторных условиях трудно полностью избежать воздействия света, что также следует принимать во внимание», — отметил В.Ф. Отвагин.
Изучение управляемого высвобождения молекул из соединений под воздействием света представляет собой важную задачу для органической химии, медицины и биологии. В связи с этим, группа химиков намерена продолжить разработку и других подобных веществ.
«С точки зрения клеточных исследований это представляется весьма перспективным. Рассматривается возможность разработки флуоресцентных меток на основе этих молекул, что позволит в режиме реального времени отслеживать высвобождение различных химических соединений и протекающие процессы внутри клеток, посредством простого освещения их источником света», — поделился В.Ф. Отвагин. — В настоящее время это направление демонстрирует бурный рост, и я полагаю, что мы сможем оказать на него влияние».
Материал создан при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
Фото на превью: предоставлено пресс-службой ННГУ.
Фото на странице: предоставлено пресс-службой ННГУ, личный архив В.Ф. Отвагина.