Новая светящаяся молекула-аналог американского препарата поможет диагностировать и лечить рак
Фотография младшего научного сотрудника Алана Ахмедова с заведующим кафедрой органической и медицинской химии профессором Иваном Стойковым. Источник: Павел Падня.
Казанские ученые синтезировали сложные молекулы, которые можно использовать для лечения рака и слежения за процессом адресной доставки в организм, что значительно улучшит результаты терапии. Кроме того, разработка позволит создать качественные и дешевые аналоги иностранных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Pharmaceutics.
Еще совсем недавно в мире было зарегистрировано 19,3 миллиона новых случаев заболевания раком и почти 10 миллионов смертей от него; по оценкам специалистов, в 2040 году число новых случаев достигнет уже 28,4 миллиона. Большую роль в развитии опухоли играет то, что раковые, то есть неправильно работающие и бесконтрольно делящиеся клетки «уходят» от атак со стороны иммунной системы. Так происходит потому, что новообразования создают вокруг себя специальную защиту. Один из защитников — галектин, который участвует во всех этапах формирования опухоли — от прорастания в нее сосудов до увеличения новообразования в размерах. В связи с этим часто в качестве современных противораковых препаратов используются ингибиторы галектина — вещества, которые подавляют активность этой молекулы.
Исследователи Казанского федерального университета (Казань) синтезировали тиакаликсарен — циклическую структуру, состоящую из четырех ароматических фрагментов, объединенных в одну большую молекулу. Эти макроциклы представляют собой аналог ингибитора опухолевого роста — ангинекс. Интересно, что противоопухолевые препараты на его основе уже были получены и запатентованы в США. Предложенный в статье метод позволит синтезировать более доступные и дешевые аналоги в России.
«В фундаменте нашей работы заложена идея объединить лекарственный препарат и флуоресцентный маркер в одной молекуле для создания полифункционального средства. Оно способно обеспечить как терапию злокачественных новообразований, так и мониторинг биораспределения лекарства в организме», — говорит первый автор статьи Алан Ахмедов, кандидат химических наук, младший научный сотрудник лаборатории исследования органических соединений КФУ.
Чтобы доказать эффективность полученных соединений, ученые провели эксперименты на искусственно выращенных культурах рака легких, а также двенадцатиперстной кишки, так как именно эти типы опухолей активно вырабатывают галектин, против которого и направлено действие молекул-макроциклов. Оказалось, что вещества успешно подавляли рост опухоли в обоих случаях. Выяснилось также, что на силу взаимодействия макроцикла с опухолевыми клетками влияет его размер и конформация — расположение атомов в молекуле. Так, соединения в конформации «конус» лучше взаимодействовали с опухолевыми клетками и уничтожали их. Это объясняется тем, что у них оказалось больше доступных аминогрупп (NH2-), которые повышают шансы на взаимодействие лекарства с галектином.
«Макроциклы проникают как в живые, так и в мертвые раковые клетки и являются потенциальными противоопухолевыми молекулами. Кроме того, флуоресцентный фрагмент в предложенных соединениях позволит контролировать доставку и распределение препаратов в организме человека. В дальнейшем мы планируем провести дополнительные доклинические и клинические эксперименты», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Падня, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории исследования органических соединений КФУ.