Ученые Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН создали соединения (флуорофоры) для новейшего метода лечения онкозаболеваний — фотодинамической терапии раковых опухолей. Эти флуорофоры можно использовать и для диагностики (подкрашивания пораженных клеток), и для терапии (разрушения раковых клеток без вреда для здоровых) опухоли. Соединение способно накапливаться в определенных участках клетки — клеточной мембране и ретикулуме (внутриклеточном органоиде, отвечающем за сворачивание белка), и при ультрафиолете или видимом облучении подсвечивать зараженные участки ярко зеленым цветом.
Новые флуорофоры помогут в борьбе с раком / ©Пресс-служба УрФУ
Результаты первичных исследований представлены в журнале Dyes and Pigments. Флуорофоры — это химические соединения, испускающие видимый свет (фотолюминесценцию) при воздействии на них ультрафиолетовым (УФ) или видимым излучением. Они способны распространяться по биологическим тканям и окрашивать клетки, подверженные воспалительным процессам.
Так, новое соединение взаимодействует с биомолекулами тканей организма и при УФ или видимом облучении окрашивает участки, в которых идет процесс разрастания опухоли. Это позволяет определить размер опухоли в организме и очертить ее границы. В ходе экспериментов ученые выяснили, что новый флуорофор выполняет двойственную функцию: он не только окрашивает больные участки, но и начинает их разрушать.
«Изначально мы исследовали только красящие свойства соединения, однако выяснилось, что далее флуорофор выполняет функцию фотосенсибилизатора. То есть под действием оптического облучения он начинает взаимодействие с окружающей клеточной средой (кислород, вода и так далее) и генерирует свободные радикалы, так называемые активные формы кислорода.
Эти активные частицы вступают в химические взаимодействия с пораженными клетками, начиная их разрушение, при этом практически не влияя на здоровые, что называется фотодинамической терапией — новой перспективной методикой лечения раковых заболеваний с высокой эффективностью и минимумом побочных эффектов», — рассказывает соавтор исследования, профессор кафедры органической и биомолекулярной химии УрФУ Григорий Зырянов.
Синтез новых флуорофоров отличается невысокой стоимостью, так как все производные в составе доступны. В веществе также нет примесей, которые могли бы привести к побочным эффектам. Эффективность флуорофоров проверили на клетках HeLa. Их использовали в качестве модели раковой опухоли шейки матки. Сейчас химики проверяют, как новое соединение взаимодействует с другими видами раковых клеток.
Ученые создали два экспериментальных образца. Первый на основе нафтоксазола — производного соединения оксазола и фрагмента нафталина, которые используют в синтезе лекарственных и биохимических препаратов, а также в качестве платформы и так называемой антенны для более эффективного восприятия молекулой оптического облучения. Во втором случае химики добавили в соединение фрагменты пирена и антрацена — полиядерных ароматических углеводородов, обладающих высоким флуоресцентным откликом, то есть ярким свечением. Наибольшую флуоресцентную и противораковую активность показало соединение, содержащее пирен.
«Пирены очень часто используются для биовизуализации, антрацены — реже. Эти соединения перспективны по многим причинам, в том числе мы смогли показать, что пирен-содержащее соединение начинает светиться даже при облучении видимым светом, и это видно даже невооруженным взглядом. Это очень удобно в том числе, например, для проведения хирургических вмешательств, когда в лечении это все-таки необходимо», — поясняет Григорий Зырянов. Отметим, исследование выполнено при поддержке РНФ и Совета по грантам при Президенте России.
