Новости онкологии

5 февраля 2025

Найден способ превратить недостатки фотоактивных молекул для лечения онкологических заболеваний в достоинства

Химики обнаружили, что биологическое окружение противоопухолевых препаратов, активируемых светом, вносит решающий вклад в их терапевтические свойства. Так, даже если в водном растворе соединения обладают низкой активностью, они восстанавливают ее при взаимодействии с белками опухолевых клеток. Полученные данные позволят расширить круг молекул, потенциально пригодных для фототерапии онкологических заболеваний. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of Medicinal Chemistry.

Рисунок 1. Общая структурная формула полученных молекул
и механизм их фотодинамического действия.
Источник: Александр Мартынов.

Фотодинамическая терапия – это инновационный метод лечения онкологических заболеваний. Он заключается в том, что в организм пациента вводят нетоксичные красители-фотосенсибилизаторы, которые накапливаются в раковых клетках. Такие красители активируются под действием света и образуют активные формы кислорода, например, высокотоксичный синглетный кислород, приводящий к гибели клеток. При этом одними из наиболее перспективных красителей для использования в данном методе лечения считаются фталоцианины – они поглощают красный свет, который лучше всего проходит через живые ткани. Однако на сегодняшний день набор фталоцианиновых красителей, применяемых в медицине, ограничен из-за их склонности к образованию агрегатов («слипанию» молекул) в водных растворах. Такие агрегаты теряют свою фотоактивность, поэтому химики ищут новые неагрегирующие соединения.

Ученые из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) совместно с коллегами из Сеченовского университета (Москва) синтезировали новые фотосенсибилизаторы на основе фталоцианинов, обладающих высокой световой токсичностью по отношению к клеткам рака молочной железы. При этом авторы получили как агрегирующие в воде, так и не склонные к этому фталоцианиновые комплексы.

Далее химики исследовали способность полученных фталоцианинов генерировать синглетный кислород под действием света в разных средах – в водном растворе, в растворах, содержащих белки сыворотки крови, а также в живых клетках.

Исследователи обнаружили, что эффективность фотосенсибилизаторов в меньшей степени определяется их химическим строением и в большей степени зависит от биологического окружения, например, связывания с белками клеток. Так, фототоксичность всех исследованных молекул по отношению к раковым клеткам на несколько порядков превосходила показатели клинически одобренных фотосенсибилизаторов.

Рисунок 2. Участники исследовательского коллектива.
Источник: Юлия Горбунова.

«Мы обнаружили, что внутри клеток агрегаты фталоцианинов разрушаются до отдельных молекул, которые под действием света генерируют активные формы кислорода. Одной из причин этого может быть взаимодействие фталоцианинов с белками»,– рассказывает один из основных исполнителей проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Бунин, младший научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН.

При этом полученные вещества оказались практически нетоксичными в отсутствие светового воздействия, что особенно важно для их дальнейшего применения.

«Мы надеемся, что наши исследования помогут расширить понимание того, как работают фотосенсибилизаторы на основе фталоцианинов, и это может дать импульс для разработки фотоактивных препаратов с новыми механизмами действия. В дальнейшем мы планируем детально исследовать процесс разрушения агрегатов фталоцианинов в клетках, чтобы в будущем стало возможно использовать эти соединения в противораковой терапии»,– рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юлия Горбунова, доктор химических наук, академик РАН, главный научный сотрудник ИФХЭ РАН и ИОНХ РАН.

Авторы отметили, что стабильные агрегаты фталоцианинов, не генерирующие синглетный кислород, также могут быть интересны для терапевтических целей. Например, их способность превращать энергию света в тепло может открыть путь к созданию новых препаратов для фототермической терапии. Этот подход основан на том, что в опухоль доставляют фотосенсибилизатор, затем ее освещают, и это вызывает локальный нагрев, приводящий к гибели клеток.