Биохимик РУДН синтезировала новые препараты для лучевой терапии

Тетрапирролы — соединения с четырьмя пиррольными кольцами в составе, такие как порфирин — обладают способностью накапливаться в опухолевых клетках. Благодаря этому их используют в фотодинамической и лучевой терапии рака. Некоторые препараты на основе тетрапирролов вызывают под действием света с определенной длиной волны выделение активных форм кислорода в опухолях, а другие увеличивают чувствительность опухолевых клеток к применяемой в радиотерапии ионизирующей радиации. Биохимик РУДН предложила новую химическую основу для таких препаратов — аналог порфирина хлорин, в молекуле которого на одну двойную связь меньше.

«Хлорины давно рассматриваются как перспективные вещества для фотодинамической терапии. Они поглощают свет с большей длиной волны, чем порфирины, что позволяет воздействовать на более глубокие ткани, и эффективны в генерации активных форм кислорода. Особенно интересны их модификации с добавлением бора, которые потенциально подходят также для нейтрон-захватной терапии, и фтора», — Альбина Петрова, ассистент кафедры биохимии РУДН.

Чтобы сравнить свойства производных хлорина с фтором и без него, были синтезированы два схожих по структуре вещества. В первом из них к большому кольцу хлорина, в которое входят четыре пиррольных кольца, присоединены еще четыре углеводородных цикла. Каждый из них связан с четырьмя атомами фтора и с остатком полиэдральной молекулы карборана — органического соединения с бором. Во втором веществе атомы фтора отсутствовали, но к четырем углеводородным циклам также привязаны четыре молекулы карборана. Оба соединения растворимы в воде и способны связываться с белковыми молекулами — в частности, с сывороточным альбумином человека — для доставки в опухоль. Также они показали достаточную эффективность в образовании синглетного кислорода — одной из его активных форм. Это позволило провести с новыми веществами биологические тесты на культурах клеток и на экспериментальных животных. Они показали, что соединение с фтором легче проникает в клетки, чем второе вещество. Неожиданностью стало то, что оба перспективных препарата скапливались в клетках устойчивых к химиотерапии опухолей быстрее, чем в обычных. Фотодинамический тест подтвердил, что соединения практически безопасны для клеток без воздействия света, но вызывают их гибель в течение десяти минут после облучения.

Ключевым для оценки потенциала новых соединений были тесты на мышиных моделях меланомы и глиомы. Производные хлорина применяли в виде 1% растворов. Меланому у мышей лечили инъекциями одного из этих растворов с последующим световым воздействием. Через 14 дней опухоли у животных практически не прощупывались. По отдельности ни инъекции, ни свет не оказали никакого терапевтического эффекта. На мышах с глиомой проверили потенциал новых соединений для лучевой терапии. Спустя 12 часов после инъекции одного из растворов опухоли облучали потоком нейтронов, которые вступали во взаимодействие с атомами бора в тканях животных. Облучение было однократным, и уже через неделю опухоли у мышей, которым вводили препарат с фтором, стали почти незаметны. Само по себе воздействие нейтронов, как и только инъекции, никакого эффекта не оказало. Действие препарата, который не содержал фтора, оказалось слабее — вероятно, из-за его худшей способности накапливаться в клетках.

«Удалось подтвердить, что соединения на основе хлоринов с содержанием фтора и карборанов могут быть мультифункциональными в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Они способны стимулировать генерацию активных форм кислорода при световом воздействии, а благодаря высокому содержанию бора подойдут и для нейтрон-захватной терапии. Кроме того, предполагается, что комбинация этих двух видов терапии будет иметь дополнительный антиопухолевый эффект», — Альбина Петрова, ассистент кафедры биохимии РУДН.

Результаты исследования опубликованы в Dyes and Pigments.