Потрясающих результатов достигла коллаборация специалистов из Университета Варвик (University of Warwick) и команды ускорительного комплекса Diamond Light Source. Ученые впервые опробовали новые способы непосредственного наблюдения за химическими реакциями внутри клетки. Кроме того, они испытали перспективные соединения для лечения опухолевых процессов.

Результаты этой трудной и по-настоящему прорывной работы исследователи опубликовали в рецензируемом журнале Общества немецких химиков (Gesellschaft Deutscher Chemiker или German Chemical Society). Для своих наблюдений ученые использовали сразу два метода, комбинация которых для подобных целей применяется впервые.

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) позволила количественно оценить содержание широкого круга химических соединений, которые относятся к изучаемой клетке, а также были привнесены в составе лекарственного препарата. Чтобы «проникнуть» внутрь самой клетки, использовали рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) синхротронным излучением. В последнем случае ключевую роль сыграло оборудование Diamond Light Source.

Левое изображение: рентгенофлуоресцентный анализ распределения цинка, калия, осмия и брома в изучаемой клетке, сверху вниз — без введения препарата, при введении одной дозы IC50 (концентрация полумаксимального ингибирования лиганда) препарата, трех и пяти. Правое изображение: рентгенофлуоресцентный анализ распределения осмия и брома, сверху вниз — при введении одной дозы IC50 препарата, трех и пяти; по осмию хорошо видно, что после высвобождения активных лигандов он аккумулируется в компактные пузырьки в цитоплазме, похожие на везикулы, и больше не реагирует / ©Elizabeth M. Bolitho et. al., Tracking Reactions of Asymmetric Organo‐Osmium Transfer Hydrogenation Catalysts in Cancer Cells, doi.org/10.1002/anie.202016456

Естественно, просто так тратить время на дорогостоящих установках неразумно, поэтому в своих экспериментах английские исследователи не только тестировали новые методы, но и проводили эксперименты с перспективными противораковыми соединениями. Немалая часть современных методов химиотерапии опирается на препараты платины. Они неплохо справляются со своей основной задачей — катастрофически нарушают процессы создания новых молекул ДНК в человеческих клетках. Это приводит к невозможности деления, но и провоцирует серьезные побочные эффекты.

В частности, препараты платины часто приводят к глухоте, травмируют почки, сильно подавляют иммунитет, вызывают анемию и вызывают низкую свертываемость крови. О рвотном эффекте тоже забывать не стоит. С другой стороны, у специалистов есть основания полагать, что на основе осмия можно создать более безопасные и не менее эффективные средства для химиотерапии. Несколько таких химических соединений и наблюдали ученые в своем эксперименте на синхротроне Diamond Light Source.

В качестве целей использовались единичные клетки человеческого легкого, в которые вводили препараты, содержащие осмий в качестве катализатора. Чтобы иметь возможность отследить лиганды осмия (прикрепленные к нему молекулы), их «пометили» бромом. Результатом экспериментов стали не только впечатляющие снимки, но и довольно подробная картина внутриклеточных химических реакций. О каком-либо практическом применении испытанных соединений говорить пока рано, а вот сам по себе метод такого «подглядывания» наверняка пригодится ученым по всему миру. Главное, найти синхротрон подходящей мощности неподалеку.