Циклические наноконтейнеры помогут преодолеть устойчивость раковых клеток к терапии
Казанские ученые получили циклические макромолекулы с фрагментами аминокислот, которые угнетают рост клеток рака молочной и предстательной железы. Более того, соединения можно использовать как контейнеры для лекарств, которые «открываются» только в опухоли, обходя здоровые клетки, а значит, не вредят им.
Устойчивость раковых клеток к лекарствам и повреждение здоровых тканей в процессе лечения рака сильно осложняют борьбу со злокачественными опухолями. Разработка новых лекарств мало помогает в терапии опухолей, поскольку устойчивость развивается быстро, к тому же некоторые новые препараты «бессильны» против уже существующих мутаций. Ученые используют другие подходы: либо упаковывают лекарства в разные формы, которые позволяют использовать терапию более направленно и в меньших дозах, либо разрабатывают наноструктуры, которые сами по себе угнетают рост опухолевых клеток.
Группа ученых из Казанского федерального университета в сотрудничестве с коллегами из Шанхайской лаборатории молекулярного катализа и инновационных материалов (Китай) справилась со второй задачей. Они синтезировали циклические соединения с фрагментами аминокислот (L-триптофана и L-фенилаланина) и показали, что они могут выступать в роли наноконтейнеров для молекул флуоресцеина (светящегося красителя). По его свечению исследователи выяснили, что контейнеры, содержащие фрагменты L-триптофана, «открываются» в нейтральной и щелочной среде, оставаясь «закрытыми» в кислой. Наночастицы на основе циклических молекул с L-фенилаланиновыми остатками остаются закрытыми в любых условиях. Таким образом, и те и другие высвобождают или удерживают молекулу красителя в зависимости от кислотности среды — это и есть химическая управляемость.
«Изначально мы синтезировали вещество для того, чтобы использовать его как контейнер для других препаратов, например, лекарств или визуализирующих агентов. Такие контейнеры широко используются для того, чтобы бороться с множественной лекарственной устойчивостью, но сами контейнеры не проявляют активность. Оказалось, что синтезируемое нами вещество не только выступает как контейнер, но и проявляет дополнительную функцию: убивает раковые клетки. Такая терапевтическая функция ― это дополнительный бонус. Но мы не говорим о том, что это лекарство: соединения и их действие на раковые клетки прошли только начальные исследования», ― рассказала руководитель проекта, поддержанного РНФ, кандидат химических наук, доцент КФУ Людмила Якимова.
Полученные в этой работе соединения разрушали клетки аденокарциномы молочной железы MCF-7 и карциномы предстательной железы PC-3 — самых распространенных опухолей у женщин и мужчин соответственно. Возможно, что полученные соединения способны разрушать и другие виды раковых клеток. Но такие перспективы покажут дальнейшие работы. «Для того чтобы об этом рассуждать нужно проводить дополнительные исследования, на данном этапе было исследовано воздействие на конкретные виды раковых клеток. Возможно все, но если синтезируемое вещество действует на все виды клеток ― это не всегда хорошо. Лучше, когда есть селективность. Мы сотрудничаем с биологами, и они будут проводить более глубокие исследования, в том числе о том, как вещество проникает в клетку», ― прокомментировала Людмила Якимова.
Таким образом, комплексы наноконтейнера с флуоресцеином выполняют двойную функцию: терапевтическую и дозирующую. Они способны подавлять опухолевые клетки и одновременно выступать в качестве контейнера для контролируемого высвобождения потенциального лекарства. Это направление может стать основой для создания нового класса противоопухолевых систем — наночастиц с противоопухолевым действием, направленный дизайн строения которых сделает возможным управление активностью, избирательностью и биологической совместимостью наночастиц.
Чтобы лучше понять механизм этого явления, ученые создали компьютерную модель двух типов наноконтейнеров. Выяснилось, что связи между флуоресцеином и разными аминокислотными остатками в составе циклических структур обладают разной прочностью. При изменении кислотности среды меняется количество водородных связей, и молекулы флуоресцеина в зависимости от этого охотнее «соскакивают» с наночастиц или еще прочнее закрепляются в циклическом комплексе.
«Мы успешно синтезировали новые производные пиллар аренов, содержащие фрагменты аминокислот, которые проявляют терапевтическую активность против опухолевых клеток и одновременно выступают в качестве контейнера биологически значимого субстрата. Эти вещества могут быть использованы при создании новых противоопухолевых материалов в качестве дозирующего носителя», ― рассказала Людмила Якимова.
Источник: https://scientificrussia.ru/
16.05.2023