Действие лекарств от рака отследят на уровне отдельных клеток
Ученым удалось в 10 раз снизить порог обнаружения онкопрепаратов в раковых клетках. Работа выполнена в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН. Применение этого открытия позволит анализировать воздействие лекарств на отдельные фрагменты опухоли и разрабатывать программы индивидуальной терапии для онкобольных.
Трудоемкость отслеживания препарата на клеточном уровне — большая проблема для ученых, разрабатывающих лекарства. Как рассказал «Известиям» руководитель лаборатории Института органической химии им. Н.Д. Зелинского член-корреспондент РАН Валентин Анаников, раковые клетки способны неконтролируемо делиться и в них нарушена работа аппарата подавления мутаций. Генетическая неоднородность в пределах одной опухоли может достигать нескольких миллионов мутаций. Эти различия отражаются на метаболизме и поведении клеток, в том числе на их восприимчивости к тем или иным лекарственным препаратам. Фрагменты опухоли различаются между собой даже внутри небольшого участка.
Для исследования клеточных препаратов, извлеченных из тела больного с помощью биопсии, используется масс-спектрометр. Молекулы нужного вещества ионизируют, а затем определяют отношение их массы к заряду. Для разных молекул эта величина будет различной.
— Процесс обнаружения химических веществ и продуктов их реакции на уровне отдельных клеток сталкивался с многообразными трудностями — в частности, это недостаточная интенсивность маркируемого вещества, — пояснил Валентин Анаников.
Исследователи предложили новый подход к решению этих проблем. Они синтезировали заряженное вещество — конъюгат — на основе известного противоракового препарата митоксантрон. Новый препарат хорошо растворяется в воде и обладает высокой биологической активностью. Благодаря тому, что вещество было заранее ионизировано, химикам удалось достичь значительного снижения порога его обнаружения.
— Масс-спектрометр создает однозарядные ионы. А наш препарат уже несет в себе четыре заряда. Прибор становится более чувствителен к такому веществу. Это позволяет отследить меньшее количество препарата в конкретных клетках, — пояснила старший научный сотрудник ИОХ РАН кандидат биологических наук Ксения Егорова.
Умение обнаруживать активное вещество на уровне отдельных клеток позволит медикам подбирать комплексы противораковых препаратов более точно. У больных будут брать клетки опухоли на биопсию и исследовать их с помощью различных предварительно заряженных препаратов. Подбор терапии будет индивидуальным для каждого больного.
— Гетерогенность (разнородность. — «Известия») клеточных популяций повышает их устойчивость к воздействию химических веществ и не позволяет остановить деление вредоносных клеток за короткое время. И если раньше у нас не было возможности исследовать этот процесс, то сейчас мы создали эффективный инструмент для прямого изучения взаимодействия тканей с лекарством. Мы уверены, что понимание механизмов такого взаимодействия выведет исследования на новый уровень и позволит в будущем разработать новые, более эффективные препараты, — заявил Валентин Анаников.
Этап клинического внедрения нового подхода еще впереди, однако сделанное фундаментальное открытие позволит ученым уже сейчас начать работу над созданием более «узконаправленных» препаратов.
— Наш метод поможет подобрать наиболее эффективное лекарство. Он позволит синтезировать препарат, воздействующий на конкретные типы клеток в опухоли. Можно будет посмотреть, в каких клетках он лучше накапливается, какие убивает наиболее эффективно. Но до клинической практики пока еще далеко, — пояснила старший научный сотрудник ИОХ РАН кандидат биологических наук Ксения Егорова.
Как рассказала «Известиям» руководитель Центра персонализированной онкологии Сеченовского университета Марина Секачева, открытие может обеспечить прорыв в индивидуальном подходе к лечению онкобольных.
— Сегодня митоксантрон широко используется в практической онкологии для лечения рака молочной железы, неходжкинской лимфомы, лейкозов, рака предстательной железы. К сожалению, он обладает целым рядом побочных эффектов: особенные опасения вызывает необратимая кардиотоксичность. Создание конъюгата позволит лучше изучить движение и действие препарата на клеточном уровне, что позволяет надеяться на поиск индивидуального персонализированного подхода к лечению, — считает Марина Секачева.
Работа выполнена ИОХ РАН при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Проект стартовал в 2014 году и рассчитан на пять лет. Результаты исследования недавно опубликованы в журнале Американского химического общества Analytical Chemistry.
