«Значительно улучшить эффективность»: российские учёные разработали новый подход к фотодинамической терапии рака

Российские учёные разработали специальную эмульсию для доставки кислорода в раковые опухоли, перешедшие на бескислородный метаболизм. Такие опухоли не поддаются фотодинамической терапии, когда воздействием света и специальных фотосенсибилизаторов молекулы кислорода переходят в активную форму и уничтожают злокачественные клетки. Учёным удалось создать эмульсию, в которой молекулы кислорода и фотосенсибилизатора заключены в капли перфторуглерода — особого соединения, способного растворять кислород в десятки раз эффективнее воды. Эмульсия позволяет насытить раковые ткани кислородом для их дальнейшего разрушения. Такой метод доставки кислорода в опухоль позволит повысить эффективность терапии, уверены авторы научной работы.

• Gettyimages.ru

Учёные из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН и Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН создали специальную эмульсию для разрушения устойчивых онкологических опухолей методом фотодинамической терапии. Об этом RT сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). Исследование проводилось при поддержке РНФ. Результаты опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences.

Фотодинамическая терапия позволяет запустить действие противоопухолевого препарата внутри раковой клетки с помощью луча лазера определённой длины. Сначала в опухоль вводят специальный фотосенсибилизирующий препарат. Под воздействием света это вещество заставляет кислород переходить в активную форму, которая разрушает клетки.

Однако метод имеет серьёзные ограничения — дело в том, что на поздних стадиях в опухолевых тканях часто появляются гипоксические зоны, в которых практически нет кислорода. Чтобы приспособиться к гипоксии, злокачественные клетки начинают активно мутировать, настраивая свой метаболизм на бескислородный режим существования. Это делает их устойчивыми к фотодинамической терапии, а также к некоторым другим видам традиционных видов терапии (кислородозависимой химио- и лучевой терапии). Кроме того, наличие очага гипоксии в опухоли заставляет раковые клетки выделять в организм сигнальные молекулы, которые инициируют более активное снабжение переродившейся ткани питательными веществами. Это приводит к ещё большему росту и усилению злокачественности опухоли.

• Авторы исследования
• © Пресс-служба РНФ

Авторы работы создали специальную эмульсию, которая позволяет доставить молекулы кислорода в очаги гипоксии и прицельно активировать их методом фотодинамической терапии. В состав эмульсии входят перфторуглероды — эти соединения способны растворять в десятки раз больше кислорода, чем вода. Чтобы молекулярный кислород перешёл в опухолевых тканях в активную форму, в эмульсию добавили специально синтезированные фотосенсибилизаторы — фторсодержащие производные хлорина. Такой фотосенсибилизатор хорошо поглощает свет в красной области спектра, в которой ткани организма оптически прозрачны, — это позволит воздействовать даже на довольно глубокие опухоли, отмечают авторы работы.

Учёные химически модифицировали полученную молекулу фотосенсибилизатора, чтобы соединение могло непосредственно контактировать с кислородом внутри фторной фазы эмульсии — это повышает эффективность метода. При этом без воздействия света такие эмульсии не вызывают гибели опухолевых клеток.

Учёные испытали полученную эмульсию на клеточной культуре карциномы толстой кишки человека, выращенной в бескислородных условиях. Количества кислорода, который эмульсия удерживает в гипоксии, оказалось достаточно для летального повреждения опухолевых клеток. Облучение накопивших эмульсию клеток красным лазером быстро запускало генерацию активных форм кислорода, которые разрушали митохондрии и клеточные мембраны. Это привело к гибели раковых клеток. Теперь авторы исследования готовятся испытать эмульсию на лабораторных животных.

«Мы нашли условия, при которых эмульсия приносит кислород в гипоксические клетки и позволяет его «активировать» методом фотодинамической терапии. Это важно и для развития других подходов — химиотерапии и лучевой терапии — в сложных случаях, когда кислород нужен при лечении, а его в тканях нет», — пояснила RT руководитель проекта кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологически активных фторорганических соединений отдела элементоорганических соединений ИНЭОС РАН и лаборатории процессов фотосенсибилизации ИБХФ РАН Алина Маркова.

• Gettyimages.ru

Авторы работы экспериментально установили, что полученная эмульсия сохраняет свои свойства при температурах в диапазоне от +4 °C до -20 °C — то есть потенциально для хранения препарата в медицинских учреждениях не потребуется специальное оборудование.

«Наш подход позволит как значительно улучшить эффективность фотодинамической терапии в онкологии, так и расширить его применимость на случаи гипоксических злокачественных опухолей, которые агрессивны и часто не поддаются общепринятым методам терапии», — добавила Алина Маркова.

В работе также приняли участие учёные из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова, Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина, МИРЭА — Российского технологического университета и Московского инженерно-физического института.

Источник