Ученые 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. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в European Journal of Medicinal Chemistry.
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», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, 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.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
