Исследователи из Великобритании использовали молекулу-клетку для введения в клетку ионов металлов. Новая методика сможет использоваться в качестве более эффективных контрастов для медицинских исследований.

Для медицинской рентгенографии или томографии необходимо применять контрасты, представляющие собой чужеродные для организма и/или клеток материалы, например ионы металлов. Зачастую исследователям приходится маскировать эти соединения, чтобы придать им возможность прохождения через клеточные мембраны. Майкл Куган (Michael Coogan) с коллегами из Университета Кардиффа нашли способ преодолеть трудности, связанные с биологической совместимостью контрастов для томографии.

Для облегчения прохождения клеточной мембраны ионы металлов или другие люминесцентные соединения обычно связывают с липофильными лигандами. Использование избытка лиганда позволяет добиться того, чтобы токсичный (и, зачастую, дорогой) металл полностью проникал в клетку. Однако для реализации такого подхода требуются длительные этапы по очистке лигандов и их комплексов, кроме того, лиганд может оказаться токсичным сам по себе.

Рис. 1. Проходящий через мембрану клетки молекулярный
контейнер, с «полезной нагрузкой» из ионов серебра свободно
проникает в клетку аденокарциномы человека. (Рисунок из
Chem. Commun., 2011 DOI: 10.1039/c1cc10141b).

Куган с сотрудниками также столкнулись с этой проблемой. В ходе экспериментов с флуоресцентными комплексами металлов исследователи разработали биологически нейтральную клеткообразную молекулу, принимавшую положительный заряд при инкорпорировании иона. Было высказано предположение, что новая система может оказаться полезной для рентгенографии и томографии, поскольку комбинация положительного заряда и липофильного лиганда увеличивает вероятность того, что комплекс пройдет через мембрану клетки.

Исследователи назвали разработанную концепцию «Троянским конем» («Trojan horse»), обыгрывая тот факт, что лиганд способен проникнуть в клетку только в том случае, если в нем находится инкорпорированный катион металла. Исследователями было выяснено, что полученный полипиридиновый лиганд может являться эффективным переносчиком ионов меди, и, в сочетании с нуклидом 64Cu, может применяться как для флуоресцентного определения, так и в качестве контраста для позитрон-эмиссионной томографии [positron emission tomography (PET)].

Куган добавляет, что помимо применения в диагностике новая концепция «троянского коня» может использоваться для направленной доставки, как контрастов, так и терапевтических агентов. Разработанный подход позволяет минимизировать использование материалов (здесь уже не надо применять избыток лиганда) и понизить требования к очистке коньюгатов лекарство-переносчик. Например, контролируемое высвобождение ионов токсичных металлов при попадании «троянского коня» в биологическую клетку может увеличить эффективность химиотерапии.