Новый российский препарат на основе углерода повысит эффективность фотодинамической терапии, используемой против рака кожи и слизистых оболочек. В основе разработки — водорастворимые фуллерены со специальными красителями, которые проникают в организм через кровь и вызывают разрушение опухоли при направленном световом воздействии. В настоящее время ученые проводят тестирование препарата на животных. Его появления в клинической практике можно ожидать через пять лет.
Активный краситель
За основу нового препарата ученые взяли особые соединения углерода — фуллерены Трошина. Они могут растворяться в воде за счет присоединенных к ним гидрофильных аминосоединений, которые интенсивно взаимодействуют с жидкостью, притягивая ее молекулы. По словам разработчиков, это значительно повышает биосовместимость вещества и позволяет ему проникать в любые ткани и органы без риска повреждения сосудов.
— Подготовленные таким образом фуллерены мы модифицируем с помощью красителей порфиринового ряда (натуральные красители, применяемые в пищевой промышленности. — «Известия»), которые умеют реагировать на коротковолновое световое излучение красного спектра, — пояснил заведующий лабораторией химической физики ферментов Института проблем химической физики РАН Николай Горячев.
По словам ученого, именно такое излучение проникает в тело на наименьшую глубину и позволяет воздействовать на фуллерены, находящиеся в опухолях поверхностных разновидностей рака (злокачественные опухоли кожи, слизистых оболочек).
Кислородное нападение
Для того чтобы воздействие света вызвало разрушение опухоли в организме, должна сработать длинная цепочка химических взаимодействий.
— При попадании излучения на краситель он переходит в возбужденное состояние, которое передается на связанный с ним фуллерен, — рассказал Николай Горячев. — Затем его молекула делится электронами с кислородом, содержащимся в раковых клетках.
В результате кислород из спокойного и устойчивого триплетного состояния переходит в так называемую синглетную форму. Она является химически нестабильной и испускает излучение инфракрасного спектра, которое уничтожает опухоль, не повреждая сосуды.
Впоследствии данную методику можно будет использовать для лечения таких поверхностных форм онкологических заболеваний, как рак кожи и слизистых оболочек. Причем данная разновидность терапии обещает быть в разы более эффективной по сравнению с аналогичными вариантами воздействия за счет применения стабильных синглетных красителей, которые обладают более слабым и пролонгированным действием.
Луч света в темной комнате
Предполагается, что перед проведением фотодинамической терапии пациент будет размещен в темном помещении, после чего препарат, содержащий модифицированные фуллерены, будет добавлен в его кровь и равномерно распределится по организму. Затем врачи начнут воздействовать с помощью источника света на область, в которой находится опухоль, вызывая локальное разрушение тканей с помощью агрессивной формы кислорода.
По словам ученых, через несколько часов препарат покинет организм естественным образом через выделительную систему и дальнейшее воздействие света уже не будет приводить к разрушению тканей. С этого момента пациент сможет покинуть темное помещение и перейти в обычную палату.
Минимальная энергия
Своим мнением о препарате с «Известиями» поделились представители Института иммунологии ФМБА России.
— Использование в разработке соединений, способных активизироваться от воздействия низкоэнергетического излучения, будет гарантировать большую безопасность пациента, чем в случае с лазерами, которые также применяются при лечении рака кожи и могут вызвать ожоги, — считает заведующий лабораторией пептидных иммуногенов Института иммунологии Сергей Андреев. — В этом смысле новый улучшенный препарат может стать одним из оптимальных вариантов терапии (при условии успешного прохождения предстоящих клинических испытаний).
Оценили разработку и представители врачебного сообщества.
— Фотодинамическая терапия с помощью препаратов на основе фуллеренов, как правило, используется вместе с другими методиками (в частности, стандартной химиотерапией) и способна значительно увеличить их эффективность в борьбе с некоторыми видами рака, что делает разработку ученых актуальной для медицинского применения, — пояснил профессор-онколог Владимир Лаптев.
В настоящее время новый препарат проходит испытания на лабораторных животных, а его медицинское применение может начаться уже через пять лет.
Справка «Известий»Фуллерены — открытые в 1985 году соединения углерода, молекулы которых представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, по своему внешнему виду напоминающие футбольные мячи. Своим названием эти объекты обязаны американскому архитектору Бакминстеру Фуллеру, применявшему пяти- и шестиугольные конструкции при проектировании куполов зданий, внешний вид которых напоминал молекулы новых веществ.
В настоящее время налажен промышленный выпуск фуллеренов, основные способы получения которых сводятся к сжиганию различных углеродосодержащих соединений и дальнейшей очистке вещества от побочных продуктов горения. Способность фуллеренов свободно проникать в клеточные мембраны позволяет использовать их в медицине в качестве эффективного средства для адресной доставки лекарств. Кроме того, благодаря своим полупроводниковым свойствам вещества данного типа применяются в электронике и фотоэлементах.