Исследователи НИЯУ МИФИ разработали лекарство, которое позволит лечить рак кислородозависимым методом даже в бескислородной среде.
Один из подходов, который используется при лечении рака – фотодинамическая терапия, для проведения которой в область опухоли вводится вещество-фотосенсибилизатор. Под действием света фотосенсибилизатор переводит кислород в активную форму, способную разрушать опухолевые клетки.
Однако до последнего времени фотодинамическая терапия была неэффективна при лечении агрессивных опухолей, внутри которых возникает бескислородная среда, так называемые гипоксические зоны. Клетки таких опухолей приспосабливаются к существованию без кислорода, что делает их практически неуязвимыми не только перед фотодинамической терапией, но и перед другими методами лечения.
Сотрудники лаборатории «Хемоинформатика и молекулярное моделирование» Института интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ Александр Штиль и Алина Маркова совместно с коллегами из других институтов создали эмульсию, использование которой позволит проводить фотодинамическую терапию даже в тех случаях, если внутри опухоли нет кислорода. С работой, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах International Journal of Molecular Sciences.
Эта эмульсия – одновременно источник и кислорода, и фотосенсибилизатора, который его активирует.
Она состоит из воды и перфторуглеводородных нанокапель. Перфторуглеводороды инертны и не реагируют с другими веществами, кроме того, они способны растворять в 20-40 раз больше кислорода, чем вода, и в 7000 раз дольше удерживать его в активной форме.
В качестве фотосенсибилизатора в эмульсии использовались фторсодержащие производные хлорина. Эти соединения поглощают свет в красной области за счет углеродно-азотного каркаса, что делает возможным их использования даже в глубоких слоях тканей. Кроме того, они были дополнительно модифицированы для того, чтобы молекулы проникали через клеточные мембраны и разрушали их изнутри.
Преимущество эмульсии – ее стабильность как в замороженном состоянии, так и при 4°C, что облегчает ее хранение и использование в больничных условиях.
Эффективность эмульсии была опробована на культурах клеток карциномы толстой кишки. После добавления препарата к культуре клеток и облучения смеси красным лазером в клеточной среде появлялись активные формы кислорода, повреждающие опухолевые клетки. Эмульсия провоцировала фотонекроз – разрушение опухоли продуктами фотохимических реакций. В дальнейшем исследователи планируют перейти к экспериментам на мышах.
«Наш подход позволит как значительно улучшить эффективность фотодинамического лечения рака, так и расширить его применимость на случаи гипоксических злокачественных опухолей, которые агрессивны и часто не поддаются общепринятым методам терапии», — отмечает Алина Маркова.
