Потрясающих результатов достигла коллаборация специалистов из Университета Варвик (University of Warwick) и команды ускорительного комплекса Diamond Light Source. Ученые впервые опробовали новые способы непосредственного наблюдения за химическими реакциями внутри клетки. Кроме того, они испытали перспективные соединения для лечения опухолевых процессов.
Левое изображение: рентгенофлуоресцентный анализ распределения цинка, калия, осмия и брома в изучаемой клетке, сверху вниз — без введения препарата, при введении одной дозы IC50 (концентрация полумаксимального ингибирования лиганда) препарата, трех и пяти. Правое изображение: рентгенофлуоресцентный анализ распределения осмия и брома, сверху вниз — при введении одной дозы IC50 препарата, трех и пяти; по осмию хорошо видно, что после высвобождения активных лигандов он аккумулируется в компактные пузырьки в цитоплазме, похожие на везикулы, и больше не реагирует / ©Elizabeth M. Bolitho et. al., Tracking Reactions of Asymmetric Organo‐Osmium Transfer Hydrogenation Catalysts in Cancer Cells, doi.org/10.1002/anie.202016456
Результаты этой трудной и по-настоящему прорывной работы исследователи опубликовали в рецензируемом журнале Общества немецких химиков (Gesellschaft Deutscher Chemiker или German Chemical Society). Для своих наблюдений ученые использовали сразу два метода, комбинация которых для подобных целей применяется впервые.
Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) позволила количественно оценить содержание широкого круга химических соединений, которые относятся к изучаемой клетке, а также были привнесены в составе лекарственного препарата. Чтобы «проникнуть» внутрь самой клетки, использовали рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) синхротронным излучением. В последнем случае ключевую роль сыграло оборудование Diamond Light Source.
Естественно, просто так тратить время на дорогостоящих установках неразумно, поэтому в своих экспериментах английские исследователи не только тестировали новые методы, но и проводили эксперименты с перспективными противораковыми соединениями. Немалая часть современных методов химиотерапии опирается на препараты платины. Они неплохо справляются со своей основной задачей — катастрофически нарушают процессы создания новых молекул ДНК в человеческих клетках. Это приводит к невозможности деления, но и провоцирует серьезные побочные эффекты.
В частности, препараты платины часто приводят к глухоте, травмируют почки, сильно подавляют иммунитет, вызывают анемию и вызывают низкую свертываемость крови. О рвотном эффекте тоже забывать не стоит. С другой стороны, у специалистов есть основания полагать, что на основе осмия можно создать более безопасные и не менее эффективные средства для химиотерапии. Несколько таких химических соединений и наблюдали ученые в своем эксперименте на синхротроне Diamond Light Source.
В качестве целей использовались единичные клетки человеческого легкого, в которые вводили препараты, содержащие осмий в качестве катализатора. Чтобы иметь возможность отследить лиганды осмия (прикрепленные к нему молекулы), их «пометили» бромом. Результатом экспериментов стали не только впечатляющие снимки, но и довольно подробная картина внутриклеточных химических реакций. О каком-либо практическом применении испытанных соединений говорить пока рано, а вот сам по себе метод такого «подглядывания» наверняка пригодится ученым по всему миру. Главное, найти синхротрон подходящей мощности неподалеку.
