Исследователи Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН создают соединения-конструкторы на основе белка альбумина, способные эффективно достигать опухолей раковых больных — в будущем эти вещества могут стать основой для лекарств.
Идея медицинского направления, получившего название тераностика (терапия и диагностика), состоит в создании лекарственных конструкций, которые выполняли бы одновременно несколько функций: транспортную, визуализирующую и терапевтическую. Над разработкой таких препаратов для борьбы с раком работают специалисты по всему миру, в том числе в Академгородке.
При конструировании тераностиков мы решили воспользоваться опытом природы, где каждая молекула, как правило, выполняет несколько функций, и в тоже время каждая функция может быть реализована несколькими альтернативными механизмами. В нашем случае, например, терапевтическая молекула может также выступать в качестве визуализирующего средства, — рассказал заведующий лабораторией органического синтеза ИХБФМ СО РАН доктор химических наук Владимир Николаевич Сильников на конференции «Биотехнология — медицине будущего».
Ученые пришли к выводу, что оптимальной базовой структурой для препарата может являться белок альбумин, в частности потому, что он активно поглощается раковыми клетками, и, таким образом, способен выступать в качестве адресной молекулы. Эта идея не нова, но до сих пор все попытки создать тераностик на основе альбумина сталкивались с одной серьезной проблемой: если в нормальном состоянии белок может неделями циркулировать в крови, то после присоединения к нему других молекул меняется его конформация, и он быстро утилизируется клетками печени. Специалистам ИХБФМ СО РАН под руководством доктора химических наук Татьяны Сергеевны Годовиковой удалось создать такую модификацию альбумина, которая не приводит к изменениям его функций и позволяет тераностику на основе альбумина циркулировать в организме продолжительное время.
Другой задачей было внедрение в препарат элементов, дающих возможность визуализировать опухоль и отследить распределение лекарства в организме. Ученые остановили выбор на двух методах визуализации: оптической томографии и магнитно-резонансной томографии на ядрах атомов природного изотопа фтора. Оптическая визуализация обладает высокой чувствительностью, а также позволяет хирургу во время операции лучше видеть границу между здоровой и раковой тканями. МРТ-визуализация помогает следить за состоянием опухоли не инвазивным методом, кроме того может показывать непосредственно накопление и метаболизм терапевтического агента — трифтортимидина.
Опыты на мышах уже доказали эффективность соединений на основе альбумина. У здоровых особей препарат распределялся по всему организму и полностью выводился за 72 часа, но в случае грызунов с злокачественными опухолями лекарство накапливалось в раковом новообразовании и оставалось там даже спустя трое суток. Значительно увеличилась продолжительность жизни мышей.
Таким образом, в результате исследований, проводимых в рамках международного проекта (помимо сотрудников ИХБФМ СО РАН в работе принимали ученые из ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН и Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, а также специалисты из Индии), был разработан подход к созданию уникальных наноконструкций, способных в будущем стать основой для новых, высокоэффективных лекарственных препаратов для тераностики злокачественных опухолей.
