Новые соединения помогут бороться с труднодоступными опухолями

Ученые из Москвы и Черноголовки создали два новых фотосенсибилизатора — вещества, уничтожающих раковые клетки под воздействием света. Полученные соединения чувствительны к излучению, которое глубоко проникает в ткани организма, поэтому помогут бороться даже с труднодоступными опухолями.


При этом молекулы безопасны для клеток при отсутствии освещения, а значит, их использование не будет вызывать побочных эффектов, характерных, например, для химиотерапии, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Химиотерапия — один из наиболее распространенных способов лечения онкологических заболеваний. Несмотря на высокую эффективность, этот подход вызывает множество побочных эффектов из-за того, что он действует неизбирательно и вредит здоровым клеткам.

Более безопасной альтернативой может служить фотодинамическая терапия, при которой пациенту в кровь вводят фотосенсибилизатор — вещество, накапливающееся в раковых клетках и активирующееся светом определенной длины волны. При облучении образуются активные формы кислорода, которые разрушают опухоль, практически не затрагивая здоровые ткани. Однако одобренные для применения в клинике фотосенсибилизаторы несовершенны: одни склонны слипаться, а потому быстро терять активность, другие требуют облучения светом с длинами волн, которые недостаточно глубоко проникают в тело человека.

Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) с коллегами синтезировали два новых фотосенсибилизатора на основе производного порфиразина — близкого родственника таких природных молекул как гем и хлорофилл. Авторы выбрали это вещество потому, что соединения такой структуры не разлагаются под действием света и при длительном хранении, при этом они способны генерировать активные формы кислорода, убивающие раковые клетки. 

Авторы присоединили к порфиразиновой основе дополнительные гетероциклы, содержащие атомы азота. Это позволило «настроить» поглощение молекул так, чтобы они поглощали свет с длинами волн 708–739 нанометров, лучше всего проникающий сквозь живые ткани. За счет дополнительных атомов азота в структуре удалось добиться растворимости полученных веществ в воде и обеспечить их проникновение в клетки.

Эксперименты на пяти линиях раковых клеток показали, что новые фотосенсибилизаторы образуют активные формы кислорода с эффективностью, не уступающей одобренному для использования в медицине фотосенсибилизатору «Фотолон» на основе хлорина е₆. При этом новые фотосенсибилизаторы, в отличие от хлорина е₆, не вызывали гибели клеток в темноте. Это значит, что полученные соединения безопаснее для здоровых тканей, чем уже применяемый аналог.

«Мы получили соединения, которые поглощают свет в области наибольшей „прозрачности“ живых тканей и эффективно образуют активные формы кислорода исключительно при облучении, не нанося вреда клеткам в темноте. Благодаря этому на основе предложенных молекул можно будет разработать новые препараты для фотодинамической терапии сложных опухолей. В дальнейшем мы планируем испытать полученные фотосенсибилизаторы на мышах, а также синтезировать новых представителей описанного нами класса порфиразинов, чтобы определить, как зависит их фотодинамическая активность от структуры», — рассказала руководитель проекта Татьяна Дубинина, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биоэлементоорганической химии химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

В исследовании принимали участие сотрудники Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН (Москва), Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН (Москва) и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка).

Новые фоточувствительные молекулы востребованы не только в медицине для создания лекарств, но и в солнечной энергетике. Так, ранее ученые разработали высокочувствительные к солнечному свету детекторы на основе органических красителей и полимеров. Полученные устройства дешевле неорганических аналогов, а также преобразуют свет в электричество в 20 раз быстрее других фотодетекторов.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в European Journal of Medicinal Chemistry.