Ученые разработали линейку соединений, которые могут вмешиваться в метаболические процессы раковых клеток и запускать процесс их программируемой гибели. Соединения безопасны для здоровых тканей и способны подавлять активность злокачественных новообразований. Открытие может стать основой для разработки нового поколения препаратов таргетной терапии онкологических заболеваний.

В исследовании приняли участие ученые Санкт-Петербургского государственного университета, Тольяттинского государственного университета, Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина и Белорусского государственного университета. Результаты исследования опубликованы в Chemistry — A European Journal.

Онкологические заболевания — одна из наиболее серьезных проблем нашего времени. По данным Всемирной организации здравоохранения, рак занимает второе место среди причин смертности в мире. Современные препараты для химиотерапии онкологических заболеваний, в том числе известный препарат платины цисплатин, могут замедлять или останавливать рост раковых клеток, однако они также оказывают сильное воздействие на здоровые клетки, что негативно сказывается на общем состоянии пациента. Именно поэтому мировая наука активно работает над созданием новых, более эффективных методов лечения рака, которые не будут повреждать здоровые ткани.

Группа исследователей синтезировала соединения с высокой противоопухолевой активностью, что открывает путь к разработке нового препарата для лечения онкологических заболеваний. Благодаря своей специфичности лекарство будет атаковать только раковые клетки, минуя здоровые ткани организма, и безопасно выводиться из организма без негативных побочных эффектов.

«Основой нашей разработки являются органические соединения палладия. Соединения палладия обладают низкой токсичностью, в отличие от используемых в химиотерапии соединений платины, однако долгое время такие вещества считались бесперспективными для медицинского использования из-за их быстрого разложения в организме. Благодаря продуманному дизайну молекулы нам удалось преодолеть это ограничение — синтезированные соединения обладают высокой стабильностью, растворы остаются неизменными как минимум в течение двух лет, что для химии палладиевых соединений уникально», — рассказал доцент кафедры физической органической химии СПбГУ Михаил Кинжалов.

Исключительность использованного химиками метода заключается в сборке органической молекулы непосредственно в координационной сфере металла — это позволило получить вещества, ранее недоступные для синтеза. Метод, который изобрели ученые, легко масштабируем и позволяет получать новые молекулы в одном реакторе из трех доступных и недорогих реагентов. Метод соответствует принципам «зеленой химии», поскольку все атомы реагентов встраиваются в продукт.

«Когда мы получили и протестировали эти вещества, то обнаружили соединение (хит), которое, во-первых, работает на модели одного из самых сложных клинических случаев рака молочной железы — ТНРМЖ. Во-вторых, оказалось, что оно в три раза менее токсично для эмбриональных клеток почки человека и примерно в 350 раз менее токсично для фибробластов. То есть наш хит — не просто агент, который убивает все на своем пути. Он обладает селективностью», — рассказал директор Центра медицинской химии Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) Александр Бунев.

Хотя новые соединения могут воздействовать на разные типы раковых клеток, наибольшую эффективность они проявляют в лечении трижды негативного рака молочной железы. Этот вид рака является очень агрессивным, устойчивым к гормональной терапии и сложно поддается лечению — онкологи ограничены в выборе лечения и могут применять только химиотерапию как единственный способ лечения пациентов с трижды негативным раком молочной железы.

Соединение-лидер эффективно уже при низких наномолярных концентрациях и обладает по крайней мере в 300 раз большей активностью, чем цисплатин, в исследованиях in vitro. При этом оно сохраняет высокую противоопухолевую активность даже в условиях гипоксии благодаря способности преодолевать механизмы множественной лекарственной устойчивости, возникающие в опухолях трижды отрицательного рака молочной железы и уменьшающие эффективность существующих препаратов. С другой стороны, стоит отметить, что соединения проявили низкую активность по отношению к нормальным клеткам, что свидетельствует об их высокой селективности в отношении раковых клеток. Индексы селективности до 335 значительно превышают индексы селективности цисплатина (2−5). Ранее сообщалось о нескольких препаратах, обладающих высокой селективностью к опухолевым клеткам, но ни один из них не достигал значения индекса селективности более 100 в исследованиях in vitro.

Соединение-лидер оказалось менее токсичным для организма мышей, чем цисплатин, и превзошло его в эффективности при лечении рака молочной железы. Результаты исследования на мышах с имплантированными человеческими опухолями показали, что применение нового препарата замедлило рост опухолей по сравнению с контрольной группой. В течение 35 дней терапии было замечено снижение роста на 75% по сравнению с мышами, не получавшими лечение.

Команда ученых собирается продолжить эксперименты на млекопитающих с целью выявления конкретных терапевтических целей и совершенствования препаратов направленного действия.

Исследование выполнено группой ученых Союзного государства России и Республики Беларусь. Недавно руководство двух стран приняло Стратегию научно-технологического развития Союзного государства на период до 2035 года. Данная работа стала уже второй в рамках этого направления.