Новости

26 мая, 2023 11:45

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

Источник: RT
Российские ученые 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. Ученым 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. С работой, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах International Journal of Molecular Sciences.
Источник: Gettyimages.ru

Ученые 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.

Фотодинамическая терапия позволяет запустить действие противоопухолевого препарата внутри раковой клетки с помощью луча лазера определенной 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 серьезные 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 еще большему росту и усилению злокачественности опухоли.


Команда проекта РНФ исследует действие эмульсии на раковую клетку. Источник: ЦКП «Новые материалы и технологии» ИБХФ РАН

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 перешел 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.

Ученые 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.

Ученые 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.
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 исследователи из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН (Москва), Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова (Москва), Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина (Москва), МИРЭА — Российского технологического университета (Москва) и и Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Москва).

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

2 июня, 2023
Создано приложение для выявления ботов с точностью выше 95%
Специалисты Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра Российской академии наук (...
1 июня, 2023
При помощи цезия ученые «отобрали» электроны у лития и получили сверхпроводник
Ученые из Сколтеха, Педагогического университета Цзянсу и других исследовательских институтов предск...