Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Университета Экс-Марсель (Франция) предложили использовать молекулы алкилвердазилов (алкилированных вердазильных радикалов) как основу для создания терапевтических препаратов против онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии. Проведенное ими исследование показало, что эти молекулы «работают» вне зависимости от содержания кислорода в среде, поэтому могут помочь решить одну из проблем фотодинамической терапии — ее эффективность зависит от присутствия кислорода в клетках.

Исследование проводилось в лаборатории, созданной в Томском политехе в рамках мегагранта Минобрнауки России, его результаты опубликованы в журнале Molecular Pharmaceutics (IF: 4,939; Q1).

Фотодинамическая терапия — это малоинвазивный метод лечения рака и предраковых состояний. В организм пациента вводится чувствительный к свету препарат-фотосенсибилизатор, он накапливается в опухоли. Затем на нее воздействуют лазером с определенной длиной волны. Как только лазерный луч фокусируется в нужной точке, в ней генерируются активные формы кислорода, и происходит локальная гибель клеток.

«Проблема, которую мы пытаемся решить, — кислородозависимость фотодинамической терапии. Отсутствие кислорода или его низкая концентрация делают ее малоэффективной. Решение этой проблемы — создание молекул, которые могли бы абсорбировать свет и затем, независимо от кислорода, генерировать из себя цитотоксичные частицы. Последние атакуют мембраны, ДНК, белки и другие биомолекулы, нарушают нормальную работу клетки и приводят к ее гибели», — говорит один из авторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.  

В рамках действующего мегагранта «№ 075-15-2021-585» ученые ТПУ занимаются химией соединений, содержащих радикальные фрагменты — стабильные и малостабильные.

«В частности, мы работаем с вердазильными радикалами и их производными. Это стабильные органические молекулы, которые в определенных условиях помогают решить нетипичные задачи в современной науке и технике. Ранее мы уже показали, что алкилированные вердазилы способны под действием света образовывать активные частицы. И мы решили попробовать их в качестве основы препарата для фотодинамической терапии. Речь не идет о готовом лекарстве, это модель, показывающая принципиальную возможность использования алкилвердазилов», — поясняет доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников.

Исследование проводилось на клетках рака молочной железы. Эксперименты показали, что при облучении клеток светодиодом фиолетового диапазона алкилвердазилы поглощают свет и распадаются на два радикала: азот-центрированного вердазильного и углерод-центрированного алкильного. Последний как раз и обладает цитотоксическим эффектом. При этом распад вещества не происходит, и клетки сохраняют нормальную жизнеспособность в отсутствие нужного света. По словам ученых, это делает представленную модель селективной и управляемой внешними воздействиями.

Сейчас ученые работают над водорастворимой формой алкилвердазилов, что сделает их биосовместимыми и упростит применение. Новые молекулы будут исследоваться более детально на клетках, а в случае успеха — на лабораторных животных.