Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1) Все исследования, в соответствии с планом работ на первый год проекта, выполнены. По результатам работы опубликована 1 статья. План по отчётным индикаторам за первый год выполнения проекта выполнен с учетом «квартильности» журналов, в которых опубликована статья. Опубликованные статьи: V.F. Otvagin, N.S. Kuzmina, E.S. Kudriashova, A.V. Nyuchev, A.E. Gavryushin, A.Yu. Fedorov. Conjugates of Porphyrinoid-Based Photosensitizers with Cytotoxic Drugs: Current Progress and Future Directions toward Selective Photodynamic Therapy. J. Med. Chem., 2022, 65, 1695-1734. Impact Factor JCR: 7.446; WoS: Q1, SJR: Q1. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c01953 2) Разработан дизайн, синтетическая цепочка и осуществлен синтез для нового ферментативно-расщепляемого конъюгата 43 исходя из метилфеофорбида-а, а также коммерчески доступных реагентов. Конъюгат 43 состоит из фотосенсибилизирующего фрагмента и цитотоксического агента-кабозантиниба, связанных β-глюкуронидным линкером. Также для увеличения водорастворимости и биодоступности конъюгат был функционализирован фрагментом мальтозы. Кроме этого, синтезирован хлорин сравнения 44, не содержащий фрагмента кабозантиниба. 3) Для синтезированных соединений 43 и 44 были исследованы основные фотофизические характеристики, а именно: зарегистрированы спектры поглощения и испускания, изучено расщепление в растворе под действием β-глюкуронидазы. Показано, что наличие кабозантиниба в составе конъюгата 43 отрицательно сказывается на его интенсивности флуоресценции. Таким образом, ферментативное расщепление 43 приводит к увеличению интенсивности флуоресценции, что может быть использовано для мониторинга такого процесса внутри живых систем. 4) Исследование противоопухолевой активности конъюгата 43 и хлорина 44 проведено на клеточной линии Т-24 (карцинома мочевого пузыря человека, повышенный уровень c-Met рецептора). Было показано с помощью измерения флуоресценции, что оба соединения активно проникают в клетку, однако концентрация целевой молекула 43 превышала концентрацию хлорина сравнения 44. При этом, добавление экзогенной β-глюкуронидазы приводило к расщеплению конъюгата 43, активные фрагменты которого приводили к фотодинамическому и химиотерапевтическому эффекту. 5) В результате первого этапа грантового исследования получено новое перспективное соединение 43, которое может быть использовано для комбинированной фотодинамической и химиотерапии опухолевых заболеваний. В настоящее время научным коллективом готовится публикация по результатам проделанной работы в один из ведущих журналов по медицинской химии.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1) Все исследования, в соответствии с планом работ на второй год проекта, выполнены. По результатам работы опубликованы 2 статьи. Подготовлена одна статья для отправки в профильные журналы по медицинской химии. Опубликованные статьи: 1. N.S. Kuzmina, V.F. Otvagin, A.A. Maleev, M.A. Urazaeva, A.V. Nyuchev, S.K. Ignatov, A.E. Gavryushin, A.Yu.Fedorov. Development of novel porphyrin/combretastatin A-4 conjugates for bimodal chemo and photodynamic therapy: synthesis, photophysical and TDDFT computational studies. J. Photochem. Photobiol., A: Chem., 2022, 433, 114138. Impact Factor WoS: 5.141. WoS: Q2, SJR: Q2. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.114138. 2. L.V. Krylova, N.N. Peskova, V.F. Otvagin, N.S. Kuzmina, A.V. Nyuchev, A.Yu. Fedorov, I.V. Balalaeva. Novel chlorine e6 conjugate with dual targeting to cancer cells. Opera Med Physiol., 2022, 9 (3), 5-14. Impact Factor SJR: 0.116. SJR: Q4. DOI: 10.24412/2500-2295-2022-3-5-14 2) Разработан дизайн, синтетическая цепочка и осуществлен синтез фоторасщепляемых конъюгатов 1а-b исходя из коммерчески доступных реагентов. Конъюгаты 1а-b состоят из фотосенсибилизирующего фрагмента на основе синтетического порфирина и цитотоксического агента - транс-комбретастатина А-4, связанных фоторасщепляемым о-нитробензильным линкером. Также для увеличения водорастворимости и биодоступности конъюгаты были функционализированы фрагментами галактозы (1а) и мальтозы (1b). Под действием УФ-света о-нитробензильный линкер способен разрушаться с высвобождением транс-комбретастатина, который фотоизомеризуется в токсичную цис-форму. 3) Для синтезированных соединений 1a и 1b были исследованы основные фотофизические характеристики, а именно: зарегистрированы спектры поглощения и испускания, определен квантовый выход синглетного кислорода. Низкие значения квантового выхода флуоресценции и образования синглетного кислорода могут являться следствием сопряжения макроцикла порфирина с акцепторным о-нитробензильным фрагментом. 4) Исследование фоторасщепления конъюгатов 1a и 1b было выполнено методами спектрофотометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показано, что соединения 1a и 1b устойчивы к УФА-облучению. Установлено, что фрагмент конъюгатов 7, не содержащий порфирин, подвергается фоторасщеплению с высвобождением транс-комбретастатина, который после быстрой изомеризации в цис-форму превращается побочный продукт - производное фенантрена. 5) С помощью расчетного метода TDDFT показано, что наличие дополнительных фрагментов между порфириновым фотосенбилизатором и о-нитробензильным линкером (например, фрагмент фенилацетилена в 1a-b) затрудняет процесс фоторасщепления. Предложен оптимальный тип связывания между порфирином и о-нитробензильным линкером – без дополнительных спейсеров. По результатам работы опубликована статья в Journal of Photochemistry & Photobiology, A: Chemistry (квартиль Q2). 6) Разработан дизайн и осуществлен синтез фотоактивного конъюгата 19 на основе производного хлорина-е6 и фрагментов, увеличивающих селективное накопление фотосенсибилизатора в опухолевых клетках – биотина и мальтозы. Мальтоза также выполняет роль гидрофилизирующей группы, увеличивая водорастворимость гибридного конъюгата 19. По результатам работы опубликована статья в Opera Medica et Physiologica (квартиль Q4). 7) Был разработан дизайн и различные подходы к синтезу фоторасщепляемых конъюгатов на основе цитостатика – seco-CBI, соединенного с фотосенсибилизатором BODIPY через мезо-положение карбонатной связью. Показано, что наличие расширенной π-системы в мезо-метил-BODIPY не способствует образованию карбонатной связи с seco-CBI из-за возможных стерических препятствий. Тем не менее, создан модельный конъюгат BODIPY-seco-CBI 47 без расширенной π-системой. Также синтезирован конъюгат 69, в котором мезо-метил-BODIPY с расширенной π-системой соединен с seco-CBI сложноэфирной связью. 8) Исследован процесс фоторасщепления модельного конъюгата 47 методами ВЭЖХ и ТСХ. Показано, что при облучении раствора 47 в метаноле светом с длиной волны 530 нм происходит высвобождение цитостатика seco-CBI через 1 минуту с начала облучения. В то же время конъюгат 69, содержащий расширенную π-систему, высвобождает seco-CBI в форме сложного эфира 91 только через 5 часов после начала облучения светом (650 нм). 9) В настоящее время проводится работа над введением дополнительного cаморасщепляемого (self-immolative) линкера на основе 4-гидроксиметилфенола между фрагментами BODIPY и seco-CBI.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1) Все исследования, в соответствии с планом работ, выполнены. По результатам работы опубликованы 2 статьи. 2) Предложен дизайн и осуществлен синтез пролекарств II структурного типа 13 на основе фотосенсибилизатора BODIPY и производного препарата кабозантиниб. В качестве связующего звена было использовано мезо-положение BODIPY, что позволяет осуществлять фотоактивацию новых пролекарств. Синтезированный комбинированный фотосенсибилизатор 13 обладает расширенной π-системой. 3) Исследованы фотофизические характеристики пролекарств II структурного типа 13 и 15 (получено на втором этапе работы). Показано, что конъюгат кабозантиниб-BODIPY 13 с расширенной π-системой эффективно генерирует синглетный кислород и флуоресценцию, а также претерпевает фотоактивацию в красной области видимого света. Под воздействием активирующего излучения происходит смещение полос поглощения и испускания для 13 в результате высвобождения цитостатической части (производное кабозантиниба). Для ранее синтезированного конъюгата 15 проведены измерения выходов генерации синглетного кислорода и флуоресценции. Показано, что 15 также является высокоактивным фотосенсибилизатором, активируемым в зеленой области видимого света. 4) С помощью ВЭЖХ анализа водных растворов конъюгата 13, подвергшегося облучению видимым светом, было показано, что происходит высвобождение производного кабозантиниба. Таким образом, синтезированное пролекарство II структурного типа 13 выполняет роль комбинированного препарата под действием света. 5) Осуществлен синтез пролекарств I структурного типа. Были получены тетразиновые диены 25-28 и 30. Проведен синтез биотин-содержащего тетразина 34, являющегося векторным компонентом в создаваемых пролекарствах. Исследована биоортогональная реакция IEDDA между полученными тетразинами и винильной группой хлориновых фотосенсибилизаторов. Показано, что скорости протекающих реакция недостаточны для биоортогонального применения и селективной доставки фотосенсибилизаторов. Предложена новая стратегия, заключающаяся в конъюгировании диенофилов – производных циклооктадиена с хлориновыми фотосенсибилизаторами. Также осуществлен синтез диенофилов 37 и 38 с напряженными кратными связями. Таким образом, на данном этапе работы был выполнен синтез пролекарств II структурного типа, активируемых в красной области видимого света. Ввиду синтетических затруднений, возникших во время реализации синтеза конъюгатов BODIPY-seco-CBI c расширенной π-системой, нами была предложена замена seco-CBI на еще один перспективный цитостатик – кабозантиниб. Полученные таким образом пролекарства также высвобождали необходимые терапевтические молекулы под действием света красной области спектра, что повышает их конкурентоспособность в качестве агентов ФДТ. Также была выполнена работа по созданию биоортогонально-активируемых препаратов I структурного типа. Синтезированы тетразиновые диены и изучена их способность по взаимодействию с винильной группой хлориновых фотосенсибилизаторов в условиях IEDDA реакции Дильса – Альдера. Проведена оптимизация условий биоортогональной доставки хлориновых фотосенсибилизаторов к опухолевым тканям. В настоящий момент мы завершаем синтетические работы и уже начали биологические испытания препаратов I структурного типа.