Найдены улучшенные молекулы для диагностики рака предстательной железы

Ученые получили соединения, которые позволяют эффективно выявлять клетки рака предстательной железы. Новые комплексы распознают такие клетки по белку-маркеру на их поверхности и подсвечивают новообразования благодаря радиоактивной метке. При этом предложенные молекулы в эксперименте с культурами клеток накапливались в опухоли примерно в два раза лучше, чем уже используемые в медицине аналоги, благодаря чему потенциально смогут лечь в основу усовершенствованных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Bioorganic Chemistry.

Рак предстательной железы — один из самых распространенных типов онкологических заболеваний у мужчин во всем мире. По статистике, в 2022 году он был выявлен у 1,5 миллиона человек, и, по прогнозам, это число в ближайшее десятилетие значительно увеличится. Поэтому ученые стремятся улучшить методы диагностики и лечения рака предстательной железы. Один из перспективных методов — радиофармацевтические препараты, которые нацелены на специфичный для раковых клеток белок и несут радиоактивную светящуюся метку, позволяющую четко выявить опухоль. Такие соединения могут применяться не только для выявления новообразования, но и для доставки к нему лекарств.

В медицинской практике уже используется несколько подобных препаратов, например, PSMA-11 и PSMA-617. Они названы так, потому что находят опухоль по особой метке — белку ПСМА (простатическому специфическому мембранному антигену). Этот белок активно вырабатывают клетки рака предстательной железы, тогда как в здоровых тканях его очень мало.

Ранее ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Государственного научно-исследовательского центра — Федерального медико-биологического центра имени А.И. Бурназяна ФМБА России (Москва) и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н.Л. Духова (Москва) создали соединения с радиоактивной меткой из галлия-68, которые эффективно связываются с клетками рака предстательной железы через белок-мишень ПСМА.

В новой работе авторы научного коллектива с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина (Москва) синтезировали еще четыре подобных соединения и исследовали их свойства.

«Синтезировать новую серию молекул было важно, поскольку чем большую библиотеку соединений мы получим, тем лучше поймем, как те или иные изменения в структуре влияют на их свойства. Дальнейшие тестирования на клеточных и животных моделях позволят сделать выбор в пользу наиболее оптимальной молекулы для последующих доклинических испытаний», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Мачулкин, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физической органической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Химики сравнили полученные соединения с уже используемыми в медицинской практике препаратами PSMA-11 и PSMA-617. Для этого соответствующие растворы нанесли на разные типы раковых клеток: с высоким содержанием белка-мишени и без него.

Оказалось, что новые молекулы накапливаются только в клетках, несущих белок-мишень. При этом активнее всего распознавали такие клетки соединения, в структуре которых были атомы хлора, брома, а также нитрогруппа: они показали примерно в два раза лучшие результаты, чем их клинические аналоги. Эти молекулы также примерно в три раза активнее проникали в клетки, чем препарат PSMA-617.

Чтобы оценить, как новые соединения ведут себя в живом организме, ученые провели эксперимент с мышами, которым искусственно пересадили ПСМА-негативную (то есть не несущую этот белок) человеческую опухоль. В этих условиях вещества незначительно накапливались в опухолевой ткани, однако авторы также отметили их высокое содержание в почках — органах, отвечающих за выведение лекарств из организма.

«Полученные данные демонстрируют особенности распределения исследованных молекул в организме. Анализ этих данных, вместе с ранее полученными результатами, дает нам более полное понимание об оптимальных соединениях для последующих исследований. В дальнейшем мы планируем провести следующий цикл совершенствования предложенных молекул, чтобы улучшить их проникновение в опухолевые клетки и снизить побочное накопление в почках», — рассказывает Алексей Мачулкин.