Ученые создали два новых фотосенсибилизатора — вещества, уничтожающих раковые клетки под воздействием света. Полученные соединения чувствительны к излучению, которое глубоко проникает в ткани организма, поэтому помогут бороться даже с труднодоступными опухолями. Молекулы безопасны для клеток при отсутствии освещения, а значит, их использование не будет вызывать побочных эффектов, характерных, например, для химиотерапии. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в European Journal of Medicinal Chemistry.
Участники исследовательского коллектива. Источник: Татьяна Дубинина / Из личного архива
Химиотерапия — один из наиболее распространенных способов лечения онкологических заболеваний. Несмотря на высокую эффективность, этот подход вызывает множество побочных эффектов, из-за того что он действует неизбирательно и вредит здоровым клеткам.
Более безопасной альтернативой может служить фотодинамическая терапия, при которой пациенту в кровь вводят фотосенсибилизатор — вещество, накапливающееся в раковых клетках и активирующееся светом определенной длины волны. При облучении образуются активные формы кислорода, которые разрушают опухоль, практически не затрагивая здоровые ткани. Однако одобренные для применения в клинике фотосенсибилизаторы несовершенны: одни склонны слипаться, а потому быстро терять активность, другие требуют облучения светом с длинами волн, которые недостаточно глубоко проникают в тело человека.
Ученые из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (Москва) с коллегами синтезировали два новых фотосенсибилизатора на основе производного порфиразина — близкого родственника таких природных молекул, как гем и хлорофилл. Авторы выбрали это вещество потому, что соединения такой структуры не разлагаются под действием света и при длительном хранении, при этом они способны генерировать активные формы кислорода, убивающие раковые клетки.
%20в%20присутствии%20нового%20фотосенсибилизатора.jpg "Активированный светом некроз клеток рака толстой кишки (HCT116) в присутствии нового фотосенсибилизатора. Источник: Mikhail Belousov et al. / European Journal of Medicinal Chemistry, 2026")
Активированный светом некроз клеток рака толстой кишки (HCT116) в присутствии нового фотосенсибилизатора. Источник: Mikhail Belousov et al. / European Journal of Medicinal Chemistry, 2026
Авторы присоединили к порфиразиновой основе дополнительные гетероциклы, содержащие атомы азота. Это позволило «настроить» поглощение молекул так, чтобы они поглощали свет с длинами волн 708–739 нанометров, лучше всего проникающий сквозь живые ткани. За счет дополнительных атомов азота в структуре удалось добиться растворимости полученных веществ в воде и обеспечить их проникновение в клетки.
Эксперименты на пяти линиях раковых клеток показали, что новые фотосенсибилизаторы образуют активные формы кислорода с эффективностью, не уступающей одобренному для использования в медицине фотосенсибилизатору «Фотолон» на основе хлорина е6. При этом новые фотосенсибилизаторы, в отличие от хлорина е6, не вызывали гибели клеток в темноте. Это значит, что полученные соединения безопаснее для здоровых тканей, чем уже применяемый аналог.
«Мы получили соединения, которые поглощают свет в области наибольшей “прозрачности” живых тканей и эффективно образуют активные формы кислорода исключительно при облучении, не нанося вреда клеткам в темноте. Благодаря этому на основе предложенных молекул можно будет разработать новые препараты для фотодинамической терапии сложных опухолей. В дальнейшем мы планируем испытать полученные фотосенсибилизаторы на мышах, а также синтезировать новых представителей описанного нами класса порфиразинов, чтобы определить, как зависит их фотодинамическая активность от структуры»,— рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Татьяна Дубинина, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биоэлементоорганической химии химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.
В исследовании принимали участие сотрудники Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН (Москва), Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семенова РАН (Москва) и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка).
Новые фоточувствительные молекулы востребованы не только в медицине для создания лекарств, но и в солнечной энергетике. Так, ранее ученые разработали высокочувствительные к солнечному свету детекторы на основе органических красителей и полимеров. Полученные устройства дешевле неорганических аналогов, а также преобразуют свет в электричество в 20 раз быстрее других фотодетекторов.