Сотрудниками лаборатории биофункциональной химии Химического института им. А.М.Бутлерова Казанского федерального университета совместно с RIKEN разработан перспективный метод лечения рака у мышей с помощью металлических катализаторов, которые позволяют синтезировать противоопухолевые препараты точечно, непосредственно в месте локализации опухоли.

В опубликованной в научном журнале Nature Communications статье описана стратегия «Терапевтическая синтетическая химия in vivo», используемая для синтеза противораковых веществ там, где они необходимы, путем простого внутривенного введения реагирующих веществ. Данный метод позволяет избежать неизбирательного повреждения тканей и может внести большой вклад в развитие методов таргетной терапии рака.

Авторами статьи стали: сотрудники лаборатории биофункциональной химии Игорь Насибуллин и Иван Смирнов, профессор Кацунори Танака и доцент Альмира Курбангалиева, а также Пени Ахмади и Кенвард Вонг.

«Сложно переоценить значимость любой работы, проводимой в области борьбы с онкологическими заболеваниями, поскольку они занимают второе место в мире среди неинфекционных причин смерти, уступая "пьедестал" сердечно-сосудистым заболеваниям. Поэтому каждый новый способ борьбы с этим заболеванием представляет собой еще один шаг на пути к оптимальному способу лечения рака. В нашей работе мы стараемся решить вопрос серьезных побочных эффектов, с которыми сталкивается большинство пациентов в ходе химиотерапии», – говоря о социальной значимости проекта, отметил И.Насибуллин.

В работе была применена активация лекарства под действием искусственного металлофермента. Такой тип терапии основан на введении двух компонентов, безопасных для живого организма и не активных по отдельности.

Первым вводится модифицированный белок – искусственный металлофермент. Он содержит в своей структуре металл, выполняющий роль катализатора. Чтобы химическая реакция протекала точечно в месте локализации опухоли, катализатор должен избирательно находить путь к раковым клеткам.

«Это является главной "фишкой" нашего проекта, поскольку каталитической реакцией, протекающей в колбе, никого не удивить; однако осуществление каталитического процесса внутри живого организма (для него нехарактерного) – это весьма нетривиальная задача. Благодаря особенностям строения разработанного нами искусственного металлофермента это оказалось осуществимым. Кроме того, белок несет в себе специально подобранные цепочки сахаров (гликаны), которые помогают отличить раковые клетки от здоровых. В результате мы можем наблюдать селективное накопление металлофермента на поверхности опухоли», – объяснил он.

На втором этапе вводится деактивированная форма лекарства (так называемое пролекарство), разработанная таким образом, чтобы ее активация могла происходить только под действием металлофермента.

«Распространяясь по всему телу, пролекарство не оказывает негативного влияния на здоровые органы, однако встречаясь с металлоферментом именно в области опухоли, происходит каталитическая реакция и образование противоопухолевого лекарства», – добавил Насибуллин.

В организмы мышей были имплантированы раковые клетки HeLa, которые часто используются в научных исследованиях благодаря своей способности к неограниченному числу делений. Клетки HeLa впервые были выделены из опухоли шейки матки и стали первыми человеческими клетками, выращенными на искусственной питательной среде. Они являются адекватной моделью, используемой учеными. Однако в дальнейшем планируется работать уже с реальными опухолевыми материалами, полученными непосредственно из ткани опухоли пациента.

Использование каталитической системы позволило подавить рост и метастазирование рака, а также уменьшить побочные эффекты. Результаты исследования подтвердили возможность реализации стратегии, согласно которой лечение рака у мышей можно проводить фактически путем синтеза противораковых препаратов непосредственно внутри живого организма в районе раковых клеток и без введения токсичных веществ в организм.

Для справки.

В январе 2022 года продлено действие меморандума о взаимопонимании между институтом RIKEN (Япония) и Казанским федеральным университетом в целях развития партнерских отношений в области органической химии, а также расширения и укрепления научного сотрудничества и академических обменов в рамках созданной в 2014 году совместной научно-исследовательской лаборатории КФУ-RIKEN «Лаборатория биофункциональной химии».