Химики Томского политеха усовершенствовали новый тип молекул, перспективных для терапии рака

Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета придали растворимость алкилвердазилам — новым соединениям, которые потенциально можно использовать при фотодинамической терапии рака, сообщает пресс-служба университета¹. Этого удалось достичь за счет «сшивания» молекулы с сахарным остатком. Проведенное исследование показало, что после использования препарата выживает около 10 процентов злокачественных клеток. Такой низкий уровень жизнеспособности показывает высокую эффективность полученных веществ.

Алкилвердазил — это органическое соединение. В его основе лежит гетероцикл, состоящий из четырех атомов азота и двух атомов углерода, к которым прикреплены различные ароматические заместители. Ранее ученые показали принципиальную возможность использования таких соединений в фотодинамической терапии опухолей, одного из методов лечения рака и предраковых состояний.

«Очевидная проблема при создании лекарственных препаратов — придание органическим соединениям возможности растворяться в водных средах. Это необходимо и напрямую влияет на то, насколько ярко будет выражен эффект от препарата, как лекарство будет усваиваться и какие задачи оно может выполнять», — объясняет один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха Павел Петунин.

Для придания водорастворимости алкилвердазилу ученые ввели в его структуру гликозид (сахарный остаток) в качестве одного из заместителей. Исследования проводились научными коллективами Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий и молодежной лаборатории «Химической инженерии и молекулярного дизайна».

«Гликозиды или низкомолекулярные углеводы — одни из самых водорастворимых соединений, которые есть в организме человека. Мы скрестили алкилвердазил и углеводный остаток, который за счет большого количества гидроксильных групп обеспечил водорастворимость. К тому же наличие углеводного остатка лучше воспринимается самими клетками: они принимают эту молекулу как «свою», что обеспечивает проникновение таких веществ через мембрану. А когда действующее вещество попадает внутрь клетки, его эффективность повышается», — поясняет заведующая лабораторией «Химической инженерии и молекулярного дизайна» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха Елена Степанова.

Политехники провели исследования с двумя типами сахарных остатков и двумя культурами клеток — клетками рака простаты и лейкоза. Результаты показали, что препарат успешно действует на оба типа злокачественных клеток, но один из них вызывает преимущественно некроз (гибель клетки за счет разрушения клеточной мембраны), а второй — апоптоз (разрушение клетки поэтапно, в соответствии с определенной «программой»). По словам ученых, последний способ более предпочтителен, так как позволяет уменьшить воспалительные процессы, побочные эффекты лечения. Такой результат показывает, что с помощью изменения сахарного остатка можно корректировать терапевтических эффект от препарата.

В начале нашего исследования нам удавалось добиться 30-40 процентов выживания в лучшем случае. То есть после использования препарата 30-40 процентов раковых клеток выживало, это слишком много для успешного применения препарата. Сейчас же нам удалось достичь выживания лишь статистического количества клеток — около 10 процентов уже после первой дозы препарата. Для оценки жизнеспособности клеток мы применили сразу несколько методов: редуктазные методы, микроскопия культур с использованием специальных красителей, а также проточную цитометрию. Результат показывает, что препарат работает надежно и управляемо, — добавляет доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехаЕвгений Плотников.

Сейчас ученые работают над распадом соединений при облучении на длине волны 500 и более нанометров, чтобы добиться проникновения в ткани на большую глубину. Это позволит максимально приблизить молекулы к реальному препарату и перейти к его испытаниям на лабораторных животных.