Новое светоуправляемое соединение поможет в борьбе со стволовыми клетками рака

Низкая селективность действия и наличие серьезных побочных эффектов остаются одними из главных недостатков многих лекарственных препаратов. Особенно остро данный вопрос стоит в области противораковой химиотерапии. Приблизиться к решению данных проблем можно, используя свет, который является одним из наиболее доступных и недеструктивных для живых объектов видов внешнего воздействия.

Введение фотоуправляемой функции в структуру биологически активных соединений позволяет управлять их активностью на расстоянии, заставляя работать наиболее эффективным способом, что в идеальном случае должно привести к устранению либо облегчению побочных эффектов препаратов. Данная стратегия лежит в основе фотофармакологии – одной из стремительно развивающихся областей науки на грани химии, биологии и медицины, а поиск новых восприимчивых к действию света биоактивных молекул является крайне перспективным направлением.

Для понимания, в фотофармакологии свет используется для управления биологической активностью лекарственных средств. Чтобы достичь этого, применяются фотоактивируемые соединения, которые изменяют свои свойства под действием света.

В недавней работе сотрудники НИИ физической и органической химии ЮФУ под руководством кандидата химических наук, заведующего лабораторией специального органического синтеза Ильи Ожогина в результате многостадийного химического синтеза получили новое производное β-эстрадиола – одного из важнейших представителей женских половых гормонов ряда эстрогенов, который помимо своего гормонального действия обладает широким спектром биологической активности, например, оказывает антиатеросклеротическое (предотвращение или замедление развитие атеросклероза) и кардиопротекторное (защита сердца от повреждений и поддержка его нормальной работы) действие, снижает уровень холестерина в крови, проявляет противовоспалительные и антиоксидантные свойства.

Кроме того, многие производные эстрогенов обладают противораковой активностью по отношению к различным типам раковых клеток, в том числе к опухолевым клеткам молочной железы. Все это обеспечивает постоянный интерес к синтезу новых биологически активных молекул, содержащих эстрогеновый остов.

«Полученное нами соединение является первым из известных фотохромным производным β-эстрадиола, которое может менять свою структуру и свойства (в том числе цвет и кислотность) под действием как ультрафиолетового, так и видимого света и относится к ряду фотокислот метастабильного состояния (МФК). Нами были детально изучены строение и спектральные свойства данного соединения, а также проведены комплексные биологические исследования его действия на человеческие раковые клетки HeLa в различных условиях, в частности, с облучением светом и без.

В ходе данных исследований было обнаружено, что исходная и фотоактивированная форма молекулы довольно сильно различаются по токсичности, метаболическим и сигнальным эффектам. Так, после фотоактивации МФК проявляет сходные с эстрадиолом метаболические эффекты – например, индуцирует накопление в клетках триглицеридов и фосфолипидов. При этом, в отличие от ранее описанного эстрадиольного спиропирана, МФК гораздо менее токсична для клеток HeLa вне зависимости от облучения», – отметил старший научный сотрудник, зав. лабораторией специального органического синтеза НИИ ФОХ ЮФУ Илья Ожогин.

Главным результатом исследования стало то, что целевая МФК может значительно (до 10 раз!) уменьшить количество «побочных» опухолевых клеток, которые обогащены стволовыми раковыми клетками и вызывают рецидивы злокачественных новообразований. При этом МФК проявляет минимальные побочные эффекты. Стоит отметить, что таких веществ, способных воздействовать на стволовые раковые клетки, пока очень мало, несмотря на то что их существование было подтверждено около 40 лет назад.

Таким образом, данное вещество является одним из немногих высоко перспективных кандидатов, пригодных для исследований и разработок нового поколения противораковых препаратов, потенциально способных предотвратить рецидив заболевания. Однако до момента его практического применения в терапии предстоит долгий и тернистый путь.

«В дальнейшем нами планируется продолжить работы по синтезу фотоактивных производных эстрогенов и исследованию их на различных линиях раковых клеток. Только после этого можно будет задуматься о проведении доклинических испытаний на лабораторных животных», – рассказал Илья Ожогин. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликовано в Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 

ЮФУ

111 статей

Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.

Показать больше